Warum Blätter erröten

30. Oktober 2012, 18:35
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Wohin verschwindet das Grün aus den Blättern? Wie nützt das der Pflanze? Diesen Fragen geht ein Forschungsprojekt der Uni Innsbruck auf den Grund - Die Erkenntnisse sind auch für die Pharmazie relevant

Trockene, warme Tage bei strahlendem Sonnenschein im Herbst wirken sich nicht nur positiv auf das menschliche Gemüt aus. Auch die Welt der Pflanzen wird dadurch zu ungewöhnlichen Leistungen angeregt. Unter dem Titel "Indian Summer in Tyrol" untersucht der Chemiker Thomas Müller das herbstliche Farbspektakel heimischer Pflanzen.

Ursprünglich bezieht sich der "Indian Summer" auf die Farbenpracht der Bäume im Spätherbst in manchen Gegenden Nordamerikas. Die Begriffsherkunft ist ungeklärt. Zahlreiche Legenden kursieren darüber in der Fachliteratur, viele haben mit der Jagd und Indianern zu tun.

Auch Österreich fällt in eine Klimazone, in der die Bäume noch vor dem Winter zu farbenprächtigen Laubverfärbungen angeregt werden. Hier ist diese Zeit besser als "Altweibersommer" bekannt. Der Begriff leitet sich vom althochdeutschen "weibern" (weben) ab und bezieht sich auf die von Tau benetzen Spinnweben, die bei der tiefstehenden Herbstsonne sichtbar werden. Als Namensgeber für sein Forschungsprojekt fand Müller dann doch " Indian Summer" passender.

Das wissenschaftliche Schlagwort, das hinter der Farbenpracht steckt, heißt Chlorophyllabbau. Das grüne Blattpigment ist für die Absorption des Sonnenlichts verantwortlich. Damit ist es elementarer Bestandteil der Fotosynthese, in der Pflanzen Kohlendioxid zu Sauerstoff umwandeln und die Erde damit für Mensch und Tier bewohnbar machen.

Das Forschungsprojekt "Indian Summer" ist in der Gruppe von Bernhard Kräutler am Institut für Organische Chemie der Uni Innsbruck angesiedelt. 1991 konnte Kräutler mit seinem Team den Chlorophyllabbau erstmals erklären. Dass die Entdeckung dieses elementaren Prozesses erst so spät gelang, ist umso erstaunlicher, als jährlich weltweit eine Milliarde Tonnen an Chlorophyll gebildet und wieder abgebaut wird.

Das Grün wird farblos

Und dennoch gibt es einen einfachen Grund dafür, warum man lange nicht wusste, wohin das Grün verschwindet, erzählt Müller. Die Abbauprodukte des grünen Blattpigments sind farblos und damit unsichtbar. Manche Forscher hegten gar den Verdacht, dass das Grün "spurlos verschwindet". Die rote oder gelbe Farbe der Blätter im Herbst ist also nicht in erster Linie den Abbauprodukten des Chlorophylls zuzuschreiben - der Farbstoff ist von Beginn an in den Blättern enthalten, nur tritt er erst in Erscheinung, wenn das Grün aus den Blättern verschwindet.

Welcher biologische Grund steckt hinter der farbenprächtigen Prozedur? Die Pflanzen versuchen den Stickstoff im Eiweiß, der in den Blättern ist, wieder "zurückzurecyceln", sagt Müller. "Die Pflanze hat folgendes Problem: Wenn das Eiweiß abgebaut und das Chlorophyll freigesetzt wird, wirkt das wie ein Zellgift." Um diesen Prozess zu entgiften, muss die Pflanze den farbigen Stoff in einen farblosen Stoff umwandeln, damit kein Licht mehr absorbiert werden kann.

Was bisher wissenschaftlich noch unterbelichtet blieb, ist der Chlorophyllabbau hochalpiner Pflanzen. So will das Projekt "Indian Summer" untersuchen, wie etwa die Alpenrose, Nadelbäume oder Moose und Flechten, die an der Vegetationsgrenze wachsen, den grünen Farbstoff abbauen. Es konnte bereits gezeigt werden, dass es sich bei den Abbauprodukten des Chlorophylls um Antioxidantien handelt. In Früchten wie Äpfeln oder Birnen, deren Farbveränderung in der Reifung, chemisch gesehen, wie die Laubverfärbung passiert, sorgen diese Antioxidantien in der Schale möglicherweise dafür, dass die Früchte länger genießbar bleiben.

Antioxidative Wirkung

Manche der hochalpinen Pflanzen sind das ganze Jahr über gelb, sie könnten die antioxidative Wirkung nutzen, um im rauen Klima das Leben ihrer Blätter zu verlängern - das ist eine der offenen Fragen, auf die das Projekt, das diesen Oktober angelaufen ist, in seiner zweijährigen Laufzeit Antworten finden will. Die Entdeckung neuer Antioxidantien könnte in weiterer Folge für Pharmazie und Medizin von Relevanz sein.

Das Projekt "Indian Summer" wird im Programm Sparkling Science vom Wissenschaftsministerium finanziert. Entscheidend in dieser Förderschiene ist die Einbindung von Schülern in die Forschungsarbeit. Im Vorgängerprojekt erforschten Schüler bereits den Chlorophyllabbau bei bis dahin nicht untersuchten Bäumen wie der Bergulme - mit Erfolg: So konnte so mancher noch vor dem Schulabschluss stolz darauf sein, bei der Entstehung einer wissenschaftlichen Publikation beteiligt gewesen zu sein.

Bliebe nur noch eine Frage zu klären: Warum sind die Blätter, bevor sie gelb werden, grün? Um Fotosynthese zu betreiben, müssen sie Sonnenlicht absorbieren. Die Sonne hat ihre maximale Strahlung im Bereich von blauem und rotem Licht. Das Chlorophyll hat sich daran angepasst und absorbiert dieses Licht am stärksten. Die grünen Farbanteile hingegen werden von den Blättern reflektiert und geben ihnen die Farbe. (Tanja Traxler, DER STANDARD, 31. 10.2012)

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    Wenn der grüne Farbstoff Chlorophyll im Herbst aus den Blättern verschwindet, treten gelbe und rote Farbtöne in Erscheinung, wie hier beim Ahorn. Tiroler Forscher studieren den "Indian Summer" auch bei hochalpinen Pflanzen.

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