Die prächtige Färbung der herbstlichen Wälder ist für uns Menschen schön anzusehen – und für die Laubbäume der effizienteste Weg, um den Winter zu überstehen. Der Blattabwurf erlaubt es, die Fotosynthese im Sommer auf vollen Touren laufen zu lassen und ein Optimum an Energie zu speichern. Im Winter dagegen wird der «Blattmotor» stillgelegt; der Baum wirft die Blätter ab, nachdem er verwertbare Nährstoffe daraus abgezogen hat.

Man würde meinen, der Laubfall sei in all seinen Details erforscht und erklärbar. «Mitnichten», sagt der Zürcher Botaniker Stefan Hörtensteiner, der sich an der Universität Zürich mit Blattalterung befasst. Zwar wissen Fachleute genau, warum ein Blatt gelb wird. Doch die Erklärung der Rotfärbung macht bereits Mühe: Sie bleibt rätselhaft − was ihre Schönheit in keiner Weise mindert.

Das grüne Pigment Chlorophyll verleiht dem Blatt im Frühling und Sommer seine Farbe. Der Farbstoff fängt sichtbares Sonnenlicht ein und liefert die Energie zur Verarbeitung von Kohlendioxid (CO2). Dank dieser Fotosynthese können CO2 und Wasser zu Zucker verwandelt werden; als Nebenprodukt fällt Sauerstoff an. 

Wenn die Tage kälter und kürzer werden, stoppen Laubbäume in gemässigten Zonen die Fotosynthese. Das grüngefärbte Pigment Chlorophyll wird farblos und macht gelben und roten Farbstoffen Platz. Die Nährstoffe aus dem Fotosynthese-Apparat werden im Stamm und in den Wurzeln gespeichert.

Die Fotosynthese findet in den grünen Chloroplasten statt – kleinen Körperchen im Innern der Blattzellen. Im Herbst werden sie gelb. Die roten Pigmente werden in speziellen Abteilen (Vakuolen) im Zellsaft der äussersten Zellschicht gebildet. 

Aus Grün wird Gelb, weil das grüne Chlorophyll umgebaut und farblos wird. Dann kommen die gelben bis orangenfarbenen  Karotinoide zur Geltung, die schon immer im Blatt vorhanden waren. Es gibt verschiedene Karotinoide, etwa das orange Betacarotin (Provitamin A) aus Karotten. Die Karotinoide unterstützen das Chlorophyll bei der Lichtgewinnung.

Die Gelbfärbung kennen wir auch von reifenden Bananen oder Äpfeln. Ihre Schalen werden gelb, weil die Fotosynthese stoppt. Werden die Früchte angeschnitten, bilden sich braune Zersetzungsstoffe.

Im Gegensatz zum gelben Pigment werden die roten Farbstoffe erst im Herbst aufgebaut. Es handelt sich um Anthocyane, die auch in Beeren und Trauben vorkommen. Weshalb Laubbäume Energie in den Aufbau der roten Farbstoffe investieren, ist noch immer ein Rätsel. Es gibt viele Theorien dazu, aber keine, die bewiesen wäre. Häufig liest man, die Anthocyane schützten die alternden Blätter vor UV-Licht oder könnten Frassinsekten abwehren.

Wenn die Nährstoffe aus dem Blatt rezykliert worden sind und die Fotosynthese ganz stoppt, stirbt das Blatt. Es verdorrt und färbt sich aufgrund gewisser Inhaltsstoffe (Phenole) braun.

Die meisten Kiefern und Tannen behalten im Winter ihre nadelförmigen Blätter und schützen sie mit einer Wachsschicht vor Wasserverlust und Frost. Sie erneuern ihre Nadeln unregelmässig und punktuell. Eine Ausnahme ist die Lärche, die sich im Herbst gelb verfärbt und alle Nadeln abwirft. Auch der Ginkgo ist ein Sonderfall: Der Nacktsamer hat Blätter, die im Herbst gelb werden. Bei den Laubbäumen gibt es unterschiedliche Verfär-bungen: Die Birke bleibt gelb, während der Ahorn ganz rot wird.

Die herbstlichen Blattfarben im Osten der USA sind so grandios, dass sie Touristen aus aller Welt anlocken. Die Intensität der Blattfärbung ist abhängig vom Klima: Kalte Nächte fördern den Abbau des Chlorophylls, warme Tage begünstigen den Aufbau roter Anthocyane. Die Färbung beginnt im Norden und ist je nach Wetter von Jahr zu Jahr verschieden. Der Höhepunkt der Farbenpracht dauert nur ein bis zwei Tage.

Quellen: Linder Biologie & S. Hörtensteiner
Infografiken: Daniel Röttele