Warum färben sich Blätter im Herbst?

Im Frühjahr treiben sie frischgrün aus, im Sommer bilden sie eine dichte Krone – und im Herbst beginnt innerhalb weniger Wochen ein auffälliger Farbwechsel. Gelb, Orange, Rot und Braun ersetzen das sommerliche Grün.

Die kurze Antwort auf die Frage nach dem Warum lautet: Der Baum bereitet sich auf den Winter vor. Die ausführlichere Antwort ist deutlich interessanter. Denn die Herbstfärbung ist nicht einfach das langsame Absterben eines Blattes. Sie ist Teil eines kontrollierten Alterungsprozesses, der sogenannten Seneszenz. Dabei werden Blattbestandteile gezielt abgebaut, verwertbare Nährstoffe zurückgewonnen und in andere Teile des Baumes verlagert, bevor das Blatt schließlich abgeworfen wird.

Mit dem Abbau des Chlorophylls verändert sich die sichtbare Blattfarbe.

 

Warum sind Blätter überhaupt grün?

Die grüne Farbe eines Blattes stammt vor allem vom Chlorophyll. Dieser Farbstoff ist für die Photosynthese unverzichtbar: Er nimmt Lichtenergie auf und ermöglicht damit zentrale Schritte, durch die die Pflanze aus Kohlendioxid und Wasser energiereiche organische Verbindungen aufbaut.

Im Frühjahr und Sommer ist so viel Chlorophyll vorhanden, dass andere Blattpigmente optisch weitgehend überdeckt werden. Ein grünes Blatt enthält also nicht nur grüne Farbstoffe. Unter anderem sind auch Carotinoide vorhanden. Zu ihnen gehören gelbe bis orange Pigmente, die während der Vegetationszeit meist vom Chlorophyll überlagert werden.

 

Was passiert mit dem Chlorophyll im Herbst?

Mit Beginn der Blattseneszenz wird die Photosynthese schrittweise zurückgefahren und das Chlorophyll abgebaut.

Die häufig gehörte Erklärung, der Baum ziehe das grüne Chlorophyll aus dem Blatt und lagere es für das nächste Frühjahr im Stamm ein, greift dabei zu kurz. Tatsächlich wird Chlorophyll über einen mehrstufigen biochemischen Prozess zerlegt. Gleichzeitig werden Proteine und andere Zellbestandteile abgebaut. Bevor das Blatt also abgeworfen wird, holt sich der Baum einen Teil der darin enthaltenen Nährstoffe zurück. Dazu gehören unter anderem Stickstoff und Phosphor. Sie werden aus dem Blatt in andere Teile des Baumes verlagert und können dort über den Winter erhalten bleiben.

Mit dem Verlust des Chlorophylls verschwindet zunehmend das Grün – und andere Pigmente prägen die sichtbare Blattfarbe.

 

Woher kommen Gelb, Orange und Rot?

Gelbe und orange Farbtöne entstehen vor allem durch Carotinoide, zu denen auch die Xanthophylle gehören. Viele dieser Pigmente waren bereits im grünen Blatt vorhanden. Mit dem Abbau des Chlorophylls treten sie optisch stärker hervor.

Bei roten bis violetten Blättern ist der Vorgang etwas anders. Hier spielen Anthocyane eine wichtige Rolle. Diese Pigmente können bei verschiedenen Baumarten während der herbstlichen Seneszenz neu gebildet werden. Eine ihrer gut untersuchten Funktionen ist der Schutz vor zu starker Lichtbelastung. Vereinfacht gesagt wirken Anthocyane dabei wie eine Art herbstlicher Sonnenschutz für das Blatt: Sie können einen Teil des einfallenden Lichts abfangen und so das alternde Blatt schützen, während gleichzeitig Nährstoffe zurückgewonnen werden und die Photosynthese bereits weniger leistungsfähig ist. Besonders relevant kann dieser Schutz bei hoher Lichtintensität und niedrigen Temperaturen sein.

Damit ist auch klar: Herbstfärbung bedeutet nicht einfach, dass nur bereits vorhandene Farben „freigelegt“ werden. Bei gelben und orangefarbenen Pigmenten trifft das häufig zu; rote Anthocyane können im Herbst zusätzlich neu gebildet werden.

Zusätzlich können Anthocyane als Antioxidantien wirken und dabei helfen, reaktive Sauerstoffverbindungen abzufangen, die unter Stressbedingungen im Blatt entstehen.

 

Was löst die Herbstfärbung aus?

Häufig heißt es: „Wenn es kalt wird, werden die Blätter bunt.“ Ganz so einfach ist es nicht.

Für sommergrüne Gehölze sind vor allem Tageslänge und Temperatur wichtige Signale für den Verlauf der herbstlichen Seneszenz. Hinzu kommen unter anderem Wasserversorgung, Blattalter und artspezifische genetische Steuerungen.

Die abnehmende Tageslänge hat dabei einen entscheidenden Vorteil: Sie ist von Jahr zu Jahr sehr zuverlässig. Temperaturen können stark schwanken – die Tage werden dagegen jedes Jahr nach demselben astronomischen Muster kürzer. Die Photoperiode liefert dem Baum deshalb ein verlässliches saisonales Signal.

 

Warum ist die Temperatur trotzdem so wichtig?

Die Temperatur beeinflusst erheblich, wann und wie schnell die Seneszenz abläuft. Untersuchungen an sommergrünen Gehölzen zeigen, dass wärmere Herbstbedingungen die Blattalterung bei vielen Arten verzögern können. Wie stark Bäume auf Temperatur beziehungsweise Tageslänge reagieren, unterscheidet sich jedoch zwischen Arten und Regionen.

Tageslänge und Temperatur sollten deshalb nicht gegeneinander ausgespielt werden. Vereinfacht gesagt: Die kürzer werdenden Tage zeigen zuverlässig, dass sich die Jahreszeit verändert. Die Temperatur beeinflusst mit, unter welchen Bedingungen und mit welcher Geschwindigkeit die weitere Herbstentwicklung abläuft.

Genau deshalb beginnt die Herbstfärbung nicht jedes Jahr am exakt gleichen Tag und verläuft auch nicht jedes Jahr gleich intensiv.

 

Warum gibt es besonders farbenprächtige Herbste?

Auch die Intensität der Herbstfärbung hängt von mehreren Faktoren ab. Gerade bei rot färbenden Arten können hohe Lichtintensitäten in Verbindung mit niedrigen Temperaturen die Anthocyanbildung begünstigen. Die oft beobachtete Verbindung aus sonnigen Tagen und kühlen Nächten hat deshalb einen physiologischen Hintergrund.

Trotzdem lässt sich daraus keine einfache Wetterformel ableiten. Baumart, genetische Ausstattung, Standortbedingungen, Wasserversorgung und der Verlauf der Vegetationsperiode beeinflussen die Färbung ebenfalls. Deshalb kann ein Baum bereits intensiv gefärbt sein, während ein anderer direkt daneben noch weitgehend grün ist.

Während der Amberbaum schon ein prächtiges Herbstkleid hat ist die Eiche noch sattgrün

 

Warum werfen Laubbäume ihre Blätter überhaupt ab?

Mit fortschreitender Seneszenz bereitet der Baum auch den eigentlichen Blattabwurf vor. Im Bereich zwischen Blattstiel und Zweig entsteht eine Abszissions- beziehungsweise Trennzone. Dort wird die Verbindung zwischen Blatt und Baum kontrolliert verändert, bis sich das Blatt schließlich lösen kann.

Der Laubabwurf ist eine wichtige Anpassung sommergrüner Gehölze an den Winter. Ohne Blätter wird die verdunstende Oberfläche stark reduziert. Gleichzeitig muss der Baum empfindliches Blattgewebe nicht über Monate erhalten, in denen Photosynthese nur eingeschränkt möglich ist und die Wasserversorgung bei kalten oder gefrorenen Böden begrenzt sein kann.

Der Baum entsorgt also nicht einfach nutzlos gewordene Blätter. Zuvor versucht er, verwertbare Nährstoffe möglichst effizient zurückzugewinnen.

 

Eine frühe Blattverfärbung ist nicht automatisch Herbstfärbung

Gelbe oder braune Blätter bedeuten nicht zu jeder Jahreszeit dasselbe. Bei Hitze und Trockenheit können Bäume bereits im Sommer Blätter verfärben oder vorzeitig abwerfen. Auch Krankheiten und Schädlinge können dafür verantwortlich sein.

Ein typisches Beispiel ist die weißblühende Rosskastanie (Aesculus hippocastanum). Bei starkem Befall durch die Rosskastanien-Miniermotte (Cameraria ohridella) können sich ihre Blätter bereits im Sommer großflächig braun verfärben und vorzeitig abfallen. Ursache sind die Larven der Miniermotte, die im Inneren der Blätter fressen und dabei charakteristische Miniergänge verursachen. Bei starkem Befall kann die Krone dadurch schon im Sommer beinahe herbstlich aussehen. Diese Braunfärbung ist jedoch keine normale Herbstfärbung, sondern eine Folge des Befalls.

Solche Erscheinungen sollten nicht automatisch mit der normalen, jahreszeitlich gesteuerten Herbstfärbung gleichgesetzt werden. Gerade bei auffälligen Veränderungen während der eigentlichen Vegetationsperiode lohnt es sich, nicht nur auf die Farbe zu schauen, sondern den gesamten Baum und seinen Standort zu betrachten.

 

Warum färben sich nicht alle Baumarten gleich?

Welche Herbstfarben ein Baum zeigt, hängt stark von Baumart, genetischer Ausstattung und Pigmenthaushalt ab. Viele heimische Laubbäume zeigen vor allem gelbe bis gelbbraune Farbtöne. Andere Arten können deutlich orange, rot oder purpurfarben werden.

Selbst innerhalb einer Baumart können Farbe und Zeitpunkt der Herbstfärbung variieren. Standort, Lichtverhältnisse, Wasserversorgung, Temperatur und der Verlauf der Vegetationsperiode beeinflussen das Erscheinungsbild zusätzlich.

Darum sieht ein Herbstwald auch nicht aus wie eine Fläche, die gleichzeitig umgefärbt wird. Jeder Baum folgt innerhalb bestimmter Grenzen seinem eigenen physiologischen Zeitplan.

Je nach Pigmentausstattung und Verlauf der Seneszenz entstehen unterschiedliche Herbstfarben.

 

Fazit: Die Herbstfärbung ist ein kontrollierter Umbau

Die bunten Blätter im Herbst sind weit mehr als ein schöner Nebeneffekt sinkender Temperaturen. Der Baum beginnt einen kontrollierten Alterungsprozess. Chlorophyll und andere Zellbestandteile werden abgebaut, wertvolle Nährstoffe zurückgewonnen und schließlich die Voraussetzungen für den Blattabwurf geschaffen.

Gelbe und orange Pigmente werden dadurch stärker sichtbar, rote Anthocyane können zusätzlich neu gebildet werden. Gesteuert wird dieser Prozess nicht durch einen einzelnen Faktor. Vor allem Tageslänge und Temperatur wirken zusammen – ergänzt durch Baumart, Standort, Wasserversorgung und den Verlauf der Vegetationsperiode.

Das Ergebnis sehen wir jedes Jahr: einen der auffälligsten jahreszeitlichen Vorgänge, die sich direkt am Baum beobachten lassen.

 

 

Häufige Fragen

 

Werden die Blätter durch Kälte bunt?

Nicht durch Kälte allein. Temperatur und abnehmende Tageslänge gehören zu den wichtigsten Umweltfaktoren für die herbstliche Blattseneszenz. Ihre jeweilige Bedeutung unterscheidet sich je nach Baumart und Region.

Wird das Chlorophyll im Stamm gespeichert?

Nicht als unverändertes Chlorophyll. Das Pigment wird kontrolliert abgebaut. Gleichzeitig werden beim Abbau weiterer Blattbestandteile verwertbare Nährstoffe zurückgewonnen und in andere Teile des Baumes verlagert.

Warum werden manche Blätter rot und andere gelb?

Gelbe und orange Farbtöne werden überwiegend durch Carotinoide sichtbar, die bereits im Blatt vorhanden sind. Rote bis violette Farben entstehen vor allem durch Anthocyane, die bei verschiedenen Arten während der Seneszenz verstärkt neu gebildet werden können.

Ist eine frühe Verfärbung im Sommer normal?

Nicht unbedingt. Hitze, Trockenheit oder andere Belastungen können zu einer vorzeitigen Verfärbung oder zu Blattfall führen. Eine solche Stressreaktion ist von der normalen Herbstseneszenz zu unterscheiden und sollte im Zusammenhang mit dem gesamten Baum und seinem Standort betrachtet werden.

Welche Bäume verfärben sich im Herbst besonders schön?

Welche Herbstfärbung als besonders schön empfunden wird, ist natürlich Geschmackssache. Einige Baumarten können aber besonders auffällige Farben entwickeln. Der Bergahorn (acer pseudoplatanus) färbt sich typischerweise leuchtend rot bis orange. Die Roteiche (Quercus rubra) kann kräftige Rot- bis Rotbrauntöne zeigen. Besonders auffällig ist der Amberbaum (Liquidambar styraciflua), dessen Herbstlaub – je nach Standort, Sorte und Witterung – Gelb, Orange, Rot bis hin zu Purpur zeigen kann. Wie intensiv die Färbung tatsächlich ausfällt, ist nicht jedes Jahr gleich; Lichtverhältnisse, Temperatur, Wasserversorgung und der Witterungsverlauf spielen mit hinein.

 

Baumbegriffe kurz erklärt

Ein kleines Glossar zu den Fachbegriffen, die in diesem Beitrag vorkommen:

Abszission
Die kontrollierte Ablösung eines Pflanzenteils. Beim herbstlichen Blattfall bildet sich am Ansatz des Blattstiels eine Trennzone, in der die Verbindung zum Zweig gezielt verändert wird, bis sich das Blatt lösen kann.

Anthocyane
Anthocyane sind wasserlösliche Pflanzenfarbstoffe, die rote, violette oder bläuliche Färbungen hervorrufen können. Bei verschiedenen Baumarten werden sie während der herbstlichen Seneszenz verstärkt neu gebildet. Vereinfacht gesagt können sie wie eine Art herbstlicher Sonnenschutz wirken, indem sie einen Teil des einfallenden Lichts abfangen und so das alternde Blatt vor zu starker Lichtbelastung schützen. Zusätzlich können Anthocyane als Antioxidantien wirken und reaktive Sauerstoffverbindungen abfangen.

Carotinoide
Gelbe bis orange Pflanzenpigmente. Viele Carotinoide sind bereits im grünen Blatt vorhanden, werden aber optisch vom Chlorophyll überdeckt. Wenn Chlorophyll abgebaut wird, treten ihre Farben stärker hervor.

Chlorophyll
Der grüne Blattfarbstoff, der eine zentrale Rolle bei der Photosynthese spielt. Während der Blattseneszenz wird Chlorophyll kontrolliert abgebaut; dadurch verliert das Blatt seine grüne Farbe.

Photoperiode
Die tägliche Dauer von Hell- und Dunkelphase, vereinfacht also die Tageslänge. Die im Herbst kürzer werdenden Tage dienen vielen Gehölzen als verlässliches saisonales Signal.

Seneszenz
Die kontrollierte Alterungsphase eines Blattes. Dabei werden Zellbestandteile schrittweise abgebaut und verwertbare Nährstoffe aus dem Blatt remobilisiert. Die herbstliche Blattverfärbung ist ein sichtbarer Teil dieses Prozesses.

Xanthophylle
Eine Gruppe innerhalb der Carotinoide. Sie tragen unter anderem zu gelblichen Farbtönen bei und sind außerdem an Schutzmechanismen beteiligt, mit denen Pflanzen überschüssige Lichtenergie unschädlich machen.

 

Quellen und weiterführende Literatur

• Gill, A. L. et al. (2015): Changes in autumn senescence in northern hemisphere deciduous trees: a meta-analysis of autumn phenology studies. Annals of Botany 116(6), 875–888.
• Estiarte, M. & Peñuelas, J. (2015): Alteration of the phenology of leaf senescence and fall in winter deciduous species by climate change: effects on nutrient proficiency. Global Change Biology.
• Kuai, B., Chen, J. & Hörtensteiner, S. (2018): The biochemistry and molecular biology of chlorophyll breakdown. Journal of Experimental Botany.
• Hoch, W. A., Zeldin, E. L. & McCown, B. H. (2001): Physiological significance of anthocyanins during autumnal leaf senescence. Tree Physiology 21(1), 1–8.
• Renner, S. S. & Zohner, C. M. (2019): The occurrence of red and yellow autumn leaves explained by regional differences in insolation and temperature. New Phytologist.
• Botanischer Garten Berlin: Herbstfärbende Gehölze.
• Botanischer Garten Berlin: Der Amerikanische Amberbaum (Liquidambar styraciflua).

 

 

 

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