Menschen mögen über bunte Herbstwälder Gedichte schreiben – für die Bäume ist das Farbspektakel bitterer Ernst. Sie halten sich damit Konkurrenten und Fressfeinde vom Leib. Wissenschaftler sind diesem Verhalten auf der Spur.
Warum nur werden die Blätter im Herbst so wunderschön bunt? Eine einfache Frage, auf die die Wissenschaft noch keine abschliessende Antwort parat hat. Hypothesen gibt es viele, doch keine kann das prächtige Farbenspiel vollständig erklären. Bekannt ist: Bei sommergrünen Arten wird die Blattalterung eingeleitet; sobald im Herbst die Tage kürzer werden und die Temperaturen fallen. Der Blattabwurf ist eine Schutzreaktion, denn bliebe das Laub an den Bäumen und Sträuchern hängen, würden die empfindlichen Gewebe im Winter erfrieren. Zudem würde über die Blätter ständig Wasser verdunstet, das aus dem gefrorenen Boden nicht nachgeliefert werden könnte.
Die Pflanzen gehen im Winter aber nicht nur mit Wasser haushälterisch um: Bevor sie die Blätter abwerfen, ziehen sie wichtige Nährstoffe aus ihnen zurück und lagern sie in die Speichergewebe in Stamm und Wurzel ein, um sie im nächsten Frühling wieder zum Aufbau neuer Blätter zu rekrutieren. Innerhalb von nur zwei bis drei Tagen wird das Chlorophyll in den Blättern vollständig in farblose Pigmente zersetzt. Nun kommen die gelben Carotinoide zum Vorschein, die im Frühling und Sommer vom Blattgrün überdeckt und erst einige Tage nach diesem abgebaut werden. So breitet sich jeden Herbst eine regelrechte Welle der Verfärbung vom Polarbereich nach Süden aus, die pro Tag etwa 60 Kilometer zurücklegt.
Bauernregel mit Bestand
Von Mitte bis Ende September gibt es fast jedes Jahr eine der schönsten und beständigsten Hochdruckwetterlagen über Mitteleuropa. Ursache ist ein Festlandshoch über Osteuropa, das trocken-kontinentale Luft nach Mitteleuropa einströmen lässt. Typisch sind auch die morgendlichen Nebelfelder in den Flussniederungen, die sich durch die noch ausreichend starke Sonneneinstrahlung vormittags auflösen. Deses schöne Hochdruckwetter kann von mehreren Tagen bis Wochen dauern, ja selbst noch bis in die ersten Oktobertage hinein. In Wetterstatistiken ist diese Schönwetterperiode seit rund 200 Jahren nachweisbar und in Bauernregeln sogar seit mehreren Jahrhunderten.
Das Geheimnis der Farben
Die Farbstoffe werden allerdings nicht immer vollständig abgebaut. Viele Blätter fallen noch gelb zu Boden, und einige Arten wie der Ahorn produzieren im Herbst sogar noch rote Farbstoffe. Die Produktion dieser Anthocyane kostet Energie und nur ein Teil von ihnen wird vor dem Blattabwurf wieder abgebaut. Die Herbstfärbung erscheint also widersinnig, gehen doch wichtige Nährstoffe verloren, sobald das Laub zu Boden fällt. Die Wissenschafter sind daher überzeugt, dass die intensiven Farben irgendeinen Vorteil bringen müssen – andernfalls würden die Pflanzen besser auf sie verzichten.
Seit Jahrzehnten versuchen Forscher, diesem «Vorteil» auf die Spur zu kommen. Eine erste Hypothese stellte 1982 Edmund Stiles von der Rutgers-Universität in New Jersey auf. Der Biologe postulierte, die bunten Blätter zögen die Aufmerksamkeit von Vögeln auf sich, welche die Früchte frässen, die Samen mit dem Kot an einem anderen Ort wieder ausschieden und so zur Verbreitung der Pflanzen beitrügen. Stiles Hypothese gilt allerdings – wenn überhaupt – nur für Pflanzen, deren Früchte von Vögeln gefressen werden. Auch viele andere Arten aber tragen im Herbst bunte Blätter.
Achtung! Ich bin stark!
Eine Erklärung dafür könnte sein, dass die leuchtend gelben und roten Farben die Pflanzen vor Schädlingen schützen. Marco Archetti von der Universität in Perugia sowie William Hamilton von der Universität von Oxford und Sam Brown von der Universität von Montpellier stellten Anfang des 21. Jahrhunderts die Hypothese auf, dass das intensive Gelb oder Rot zeige, wie gut sich eine Pflanze gegen Schädlinge wie beispielsweise Blattläuse verteidigen könne.
Hypothese aus Israel
Einen gänzlich anderen Ansatz verfolgen der Biologe Simcha Lev-Yadun von der Universität von Haifa in Israel und seine Kollegen. Laut den Wissenschaftern sollen verschiedene Blattfärbungen es pflanzenfressenden Insekten erschweren, sich vor Fressfeinden zu verstecken. Schliesslich sei es schwieriger, sich an einen bunten Hintergrund anzupassen als an ein einfarbig grünes Blatt, erklären die Forscher. Ein Baum im Herbstkleid würde demnach von Insekten gemieden werden, weil sie sich darauf nicht verstecken könnten.
«Schweizer Messer»
Eine wichtige Tatsache, die weder Lev-Ya-dun noch Hamilton und Brown berücksichtigen, ist, dass Pigmente nicht nur für die Färbung von Pflanzen wichtig sind, sondern auch verschiedene andere Funktionen haben und den Pflanzen auch dadurch Vorteile bringen. Carotinoide zum Beispiel absorbieren Photonen für die Photosynthese und sind für den Schutz der lichtempfindlichen Zellbestandteile vor dem schädlichen Sonnenlicht zuständig. Auch Anthocyane schützen den Photosyntheseapparat vor übermässiger Sonnenstrahlung, zusätzlich aber auch vor schädlichen Sauerstoffradikalen.
Bahn frei für Ahornbäume!
Eine gänzlich andere Hypothese zur Wirkung von Anthocyanen postulierten Frank Frey und Maggie Eldridge von der Colgate-Universität in Hamilton. Behandelten Salatsamen mit Extrakten aus roten und grünen Ahornblättern sowie aus grünen und gelben Buchenblättern. Während die Extrakte aus den grünen und gelben Blättern zu keinen sichtbaren Veränderungen führten, beieinträchtigten die Auszüge aus den roten Blättern die Keimfähigkeit und das Wachstum der Salatpflänzchen.
Die Hypothese von Frey und Eldridge muss allerdings – wie viele der anderen Hypothesen – noch geprüft werden. Aufgrund der bisherigen Erkenntnisse lässt sich zurzeit nur Eines mit Sicherheit sagen: Carotinoide und Anthocyane stehen mit vielen Schutzfunktionen der Pflanze in Zusammenhang. Und das ist zumindest einer der Gründe, weshalb sich viele Bäume und Sträucher jedes Jahr in einem leuchtenden Herbstkleid präsentieren.
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