Warum werden im Herbst manche Blätter gelb und manche rot?

Abbildung 1: Herbstfarben

(Bildquelle: vom Autor bereitgestellt)

Der Herbst hat warme Farben. Der Herbstwind hat die Wälder auf den Hügeln überall gefärbt, die reifen Früchte zeigen attraktive Farben und die Ernte auf den Feldern ist bereits golden. Mit einem Pinselstrich malt die Natur die Farben des Herbstes auf die Erde und bringt den Menschen Wärme und Freude.

Abbildung 2: Herbstlandschaft der Reisfelder

(Bildquelle: vom Autor bereitgestellt)

Die Farben des Herbstes haben sowohl das Smaragdgrün, das wir vom Frühling und Sommer geerbt haben, als auch die goldene Farbe des Spätherbstes mit seinen vielen Früchten. Unter der Grundlage von Grün und Gelb verwandelt es sich schließlich in ein feuriges Rot, das ziemlich bewegend ist.

Teil 1

Der Herbst kommt, und die wechselnden Farben und fallenden Blätter sind die Art und Weise, wie Pflanzen überleben

Abbildung 3: Luftbild der Herbstlandschaft im Nanjing Zhongshan Botanical Garden

(Fotoquelle: Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Die Farbe der Pflanzenblätter ändert sich mit den Jahreszeiten. Der Herbstwind weht und die weißen Wolken ziehen vorbei, das Gras und die Bäume färben sich gelb und die Gänse fliegen Richtung Süden. Mit dem Herbst beginnt auch die Transformation der Pflanzenwelt, wobei die Laubwälder die dramatischsten Veränderungen durchmachen. Das Rascheln der Schirmblätter vertreibt die Kälte. Der Herbst bringt nicht nur kalte Luft mit sich, sondern verkürzt auch die Tageslichtdauer. Nach Milliarden von Jahren der Evolution haben Pflanzen bereits eigene Überlebensstrategien entwickelt, um sich an Umweltveränderungen anzupassen.

Abbildung 4-5: Kletterpflanze auf Götterbaum

(Bildquelle: vom Autor bereitgestellt)

Im Herbst verändern die Pflanzen ihre Farbe und verlieren ihre Blätter. Auch dies ist eine Maßnahme, um vor dem Wintereinbruch mit widrigen Umwelteinflüssen fertig zu werden. Im Herbst verlangsamt sich das Pflanzenwachstum, da Licht und Temperatur abnehmen und die Nährstoffe und das Wasser, die sie aus dem Boden aufnehmen, abnehmen. Daher durchlaufen Pflanzen eine Reihe physiologischer Reaktionen, die dazu führen, dass ihre Blätter allmählich ihre Farbe ändern und abfallen. Dadurch wird die Wasserverdunstung effektiv reduziert , der Nährstoffverbrauch der Pflanze gesenkt, das Gleichgewicht von Wasser und Nährstoffen in der Pflanze aufrechterhalten und die aufgenommenen Nährstoffe in Blattknospen, Blütenknospen oder Wurzeln gespeichert, um den trockenen und kalten Winter zu überstehen.

Abbildung 6: Luftaufnahme einer Herbstlandschaft

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Abbildung 7: Herbstlandschaft der Ziwei-Straße im Botanischen Garten Nanjing Zhongshan

(Fotoquelle: Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Um den Wasser- und Nährstofftransport zu den Blättern zu reduzieren, verändern sich bei diesem Vorgang Substanzen wie die Abscisinsäure im Körper der Pflanze. Sie bilden eine isolierende Schicht an der Basis des Blattstiels, wodurch die Blätter von den Zweigen abfallen und die Pflanze den Winter überlebt. Dabei ist zu beachten, dass der Blattverlust eine bewusste Entscheidung der Pflanze ist und nicht auf die Versuchung des Windes zurückzuführen ist, die bestenfalls eine Selbstverständlichkeit darstellt. Mit anderen Worten: Die Blätter fallen, weil der Baum sie nicht behalten will, und nicht, weil der Wind sie wegweht. Die Blätter, die auf den Boden zurückfallen, verwandeln sich in Frühlingsschlamm, der die Blumen schützt, insbesondere den Stickstoff in den Blättern, der nach dem natürlichen Abbau als Nährstoffquelle für das Pflanzenwachstum dient.

Abbildung 8: Herbstlandschaft von Hongfenggang im Botanischen Garten Nanjing Zhongshan

(Fotoquelle: Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Dass Pflanzen im Herbst ihre Farbe ändern und ihre Blätter abwerfen, ist ein normales physiologisches Phänomen. Im Frühling des folgenden Jahres werden neue grüne Blätter sprießen und wir werden gemeinsam die Schönheit der blühenden Bergblumen erleben.

Abbildung 9: Rosa Muhly-Gras

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Wenn Pflanzen von Krankheiten und Schädlingen befallen sind, sind eine Gelbfärbung und ein Abfallen der Blätter ungewöhnlich. Bei den abgefallenen Blättern ist kein Unterschied zwischen alten und neuen Blättern zu erkennen und die Jahreszeit des Laubfalls ist unregelmäßig. Normalerweise sind die abgefallenen Blätter von Kräuselungen und Flecken begleitet. Zu diesem Zeitpunkt müssen wir die erkrankten Zweige und Blätter so schnell wie möglich entfernen und ordnungsgemäß entsorgen, um zu verhindern, dass die erkrankten Zweige und Blätter das Wachstum der Pflanzen beeinträchtigen und gleichzeitig zu verhindern, dass die Insekteneier auf den erkrankten Zweigen und Blättern neuen Schaden anrichten.

Abbildung 10: Amberbaum

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Natürlich können ungewöhnlich hohe Temperaturen, Dürre und Kälte auch dazu führen, dass sich die Farbe der Pflanzen ändert und sie vorzeitig ihre Blätter verlieren. Sie können sogar zu physiologischen Ungleichgewichten in den Pflanzen führen und zum Absterben der Pflanze führen.

Abbildung 11: Kiefern- und Zypressengarten des Botanischen Gartens Nanjing Sun Yat-sen

(Fotoquelle: Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Früher glaubte man, dass die Photosynthese der Pflanzen angesichts der fortschreitenden globalen Erwärmung zunehmen und sie mehr CO2 absorbieren würden, was zu einer höheren Kohlenstofffixierung führen würde. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass das Pflanzenwachstum zwar von der Umwelt beeinflusst wird, die jährliche Kohlenstoffbindungsmenge jedoch feststeht. Nach einer langen Evolutionsphase verfügen Pflanzen über einen eigenen Mechanismus zum Blattabwurf.

Abbildung 12: Luftbild des Kiefern- und Zypressengartens des Nanjing Zhongshan Botanical Garden

(Fotoquelle: Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Darüber hinaus können Wachstum und Entwicklung der Pflanzen beeinträchtigt sein, wenn die Photosynthese nicht normal verläuft. Beispielsweise wachsen unter Straßenlaternen angebaute Pflanzen tagsüber genauso normal wie Feldpflanzen. Wenn nachts die Straßenlaternen eingeschaltet werden, betreiben die Pflanzen unter den Lichtern weiterhin Photosynthese. Wenn die Feldfrüchte langsam gelb werden und die Früchte zu reifen beginnen, sind die Pflanzen unter den Straßenlaternen noch üppig und belaubt, ohne Anzeichen von Blüte oder Fruchtbildung. Wenn der Winter kommt, betreiben diese Pflanzen weiterhin Photosynthese und ihre Blätter verdunsten weiterhin Wasser. Allerdings nimmt die Vitalität des Wurzelsystems ab und es können nicht mehr genügend Nährstoffe und Wasser aufgenommen werden, was letztendlich zum Verwelken oder Absterben der Pflanzen führt. Dies ist offensichtlich nicht förderlich für das Überleben der Pflanzen.

Teil 2

Verschiedene Lebensräume haben unterschiedliche Blattfarbveränderungen

Abbildung 13: Ginkgo

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Der Planet, auf dem wir leben, lässt sich je nach Klima einfach in tropische, gemäßigte und kalte Zonen unterteilen. In unterschiedlichen Klimazonen bilden sich unterschiedliche Pflanzengruppen.

Abbildung 14: Blutahorn

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In tropischen Regionen gibt es viele immergrüne Bäume. Beim Wechsel der Jahreszeiten fallen die alten Blätter dieser Pflanzen weiterhin in kleinen Mengen ab und in einer geeigneten Umgebung wachsen neue Blätter, die immer ihr grünes Aussehen behalten. Es gibt auch Unterschiede. Beispielsweise verfärben sich die Blätter des Kapokbaums im Winter gelb und fallen nach und nach ab. Im Frühjahr des folgenden Jahres, wenn die Blätter noch nicht ausgetrieben sind, steht der Baum voller Blüten. Es handelt sich um eine typische Pflanze, die blüht, bevor sie Blätter bekommt.

Abbildung 15: Schöner Kapokbaum

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In den kalten Zonen können nicht alle Pflanzen der Belastung durch extreme Kälte standhalten. Die meisten der hier verbreiteten Baumarten verlieren ihr Laub vor dem Einbruch des kalten Winters, während einige Nadelbäume und Zypressen trotzen Wind und Schnee und bleiben das ganze Jahr über immergrün.

Abbildung 16-17: Nadelwald in Xinjiang

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Das Erstaunliche ist, dass sich ihre Blätter nicht jedes Jahr erneuern. Die Blätter mancher Arten müssen vom Wachstum bis zum Verwelken jahrelang Wind und Frost überstehen.

Abbildung 18: Zeder

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Viele Kiefern und Zypressen, die ebenfalls zur Familie der Coniferaceae gehören, verfärben sich im Herbst von grün nach golden und bedecken schließlich den Boden, wie zum Beispiel die Sumpfzypresse, der Urweltmammutbaum, die Sumpfzypresse und die Goldlärche. Manchmal leben sie am Wasser, blicken in das Abendrot des Herbstes und ihre Spiegelbilder im See wiegen sich mit den blauen Wellen. Auf den ersten Blick fällt Ihnen die bewegte Herbstlandschaft ins Gesicht.

Abbildung 19: Goldene Kiefer

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In gemäßigten Zonen gibt es viele Pflanzen, die im Herbst ihre Farbe ändern, wie etwa der Bartbaum und der Fackelbaum im Norden, der Amberbaum, der Tulpenbaum und der Chinesische Talgbaum im Süden oder der Ginkgo, die Kletterpflanze und die Platane, die im Norden und Süden häufig angepflanzt werden. Sie sind ein wunderschöner Anblick im farbenfrohen Herbst.

Abbildung 20: Liriodendron tulipifera

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Natürlich gibt es in gemäßigten Zonen auch viele immergrüne Pflanzen wie Kampfer (Cinnamomum camphora), Tee, Osmanthus (Osmanthus fragrans), Magnolie, Kamelie und Zeder, und sie alle haben ihre eigenen Überlebensregeln.

Abbildung 21-22: Chinesischer Talgbaum

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Freunde, die schon einmal in Nanjing waren, kennen vielleicht das Sprichwort: „Keine Ente kann den Jangtse durchschwimmen.“ Dies ist eine interessante Geschichte über die Liebe der Menschen in Nanjing zu Enten.

Abbildung 23: Kampfer

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In der Pflanzenwelt gibt es ein ähnliches Sprichwort: „Kampferbäume können den Fluss nicht überqueren.“ Duftender Kampfer ist ein immergrüner Baum, der in den südlichen und südwestlichen Provinzen heimisch ist, aber Kälte fürchtet. Auch wenn es nach der Verpflanzung in den Norden nicht erfriert, wird es sterben. Die normal wachsenden Kampferbäume, die wir sehen, sind wahrscheinlich auf beiden Seiten der Straßen im nördlichen Xuzhou gepflanzt. Weiter nördlich ist es schwierig, sie in großer Zahl anzusiedeln. In den „Frühlings- und Herbstannalen von Meister Yan“ heißt es: „Die Orangen, die südlich des Huai-Flusses angebaut werden, sind Orangen, während die Orangen, die nördlich des Huai-Flusses angebaut werden, Mandarinen sind. Ihre Blätter sind ähnlich, aber sie schmecken unterschiedlich. Warum ist das so? Weil das Wasser und der Boden unterschiedlich sind.“ Obwohl die Menschen des Altertums den Mandarinenbaum als Metapher verwendeten, lässt sich dennoch erkennen, dass sie im Frühling und Herbst bemerkt hatten, dass sich die Pflanzen aufgrund unterschiedlicher Lebensräume veränderten .

Abbildung 24: Neue und alte Blätter des Kampferbaums im selben Rahmen

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Als immergrüne Pflanze ist der Kampferbaum das ganze Jahr über üppig und grün. Wenn Sie genau hinschauen, werden Sie feststellen, dass die Blätter des Kampferbaums in bestimmten Jahreszeiten ihre Farbe ändern und abfallen. Das Besondere dabei ist, dass dies im Frühjahr geschah, als die Kampferbäume blühten. Zu dieser Zeit verströmt der Kampferbaum einen einzigartigen Duft und seine alten Blätter verfärben sich allmählich rot, während neue Blätter sprießen und wachsen. Wenn die Frühlingsbrise weht, tanzen die roten Blätter im Wind, rascheln herab und breiten einen roten Teppich auf dem Boden aus.

Abbildung 25: Neue und alte Blätter des Kampferbaums im selben Rahmen

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Auch die Blätter des Kampferbaums haben in der Frühlingsbrise und im Nieselregen ihren Blattwechsel abgeschlossen. Ihre neuen Blätter sind so dünn wie Zikadenflügel und entweder hellgrün, hellgelb oder manchmal hellrot. Die Menschen des Altertums verwendeten das Gedicht „Mögen die frisch gefallenen Blätter noch ihren Duft behalten und die bunten Algen den Garten wie Brokat bedecken“, um die Schönheit und den Duft der abfallenden alten Blätter des Kampferbaums zu beschreiben. Wenn wir in diesem Moment ein abgefallenes Blatt aufheben und es zwischen unseren Fingerspitzen reiben, bleibt der Duft des Kampferblattes an unseren Fingerspitzen haften und erfrischt unser Herz.

Teil 3

Wie erreichen Blätter im Grunde die „Freiheit zum Farbwechsel“?

Abbildung 26: Alte Blätter fallen vom Kampferbaum ab

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Der Farbänderungsprozess von Pflanzenblättern ist eigentlich ein Vorgang, bei dem sich die Pigmente und anderen Bestandteile der Blätter ständig verändern . Am Beispiel von Laubbäumen im Herbst lässt die Photosynthese der Pflanzen nach und die Nährstoffaufnahme der Pflanzen nimmt allmählich ab. Zu diesem Zeitpunkt zersetzt sich das Chlorophyll in den Blättern allmählich und wird zu Nährstoffen, die den Pflanzen wieder zugeführt werden. Wenn das Chlorophyll abgebaut wird, dominiert das Chlorophyll in den Blättern nicht mehr und das relativ stabile Lutein und Carotin übernehmen die Palette und mischen die gelben und orangen Farben der Blätter.

Abbildung 27: Luftbild der Herbstlandschaft im Nanjing Zhongshan Botanical Garden

(Fotoquelle: Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Unter den Farbveränderungen der Blätter ist Rot die prächtigste. Vorsitzender Mao schrieb in „沁园春·长沙“: „Sehen Sie sich die roten Berge und die farbenfrohen Wälder an; den klaren blauen Fluss und die Boote, die gegeneinander antreten.“ Die roten Berge und Wälder sind ein weiteres Pigment, das in der Farbpalette die Hauptrolle spielt. Es handelt sich um das Anthocyan, das von Pflanzen als Reaktion auf den Umweltstress im Herbst produziert wird .

Abbildung 28: Luftbild der Herbstlandschaft im Nanjing Zhongshan Botanical Garden

(Fotoquelle: Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Anthocyane sind wasserlösliche Pigmente , die in Pflanzen weit verbreitet sind. Auch die meisten Farben verschiedener Früchte und Blumen hängen mit Anthocyanen zusammen. Durch ungünstige Faktoren wie den Temperaturabfall im Herbst, die Zunahme der Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht und die Verkürzung der Tageslichtstunden steigt der Gehalt an löslichem Zucker und Anthocyan in den Blättern. Zu diesem Zeitpunkt erscheinen Anthocyane in der sauren Umgebung der Blätter rot , und je höher der Anthocyangehalt, desto heller das Rot der Blätter.

Abbildung 29: Pistacia chinensis

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Die Bestandteile von Pflanzen sind komplex und vielfältig, und es gibt eine Substanz, die die Farbe von Blättern verändern kann: Tannin . Unter der Einwirkung von Gerbstoffen verfärben sich die Blätter der Pflanze manchmal braun . Interessanterweise können Tannine nicht nur die Blattfarbe verändern, sondern auch die Widerstandskraft von Pflanzen verbessern . Der direkte Verzehr tanninreicher Blätter oder Früchte ist sehr bitter, wodurch der Fraß von Vögeln und anderen Tieren wirksam verhindert und das Eindringen von Krankheiten und Insekten verhindert werden kann.

Abbildung 30: Abgefallene Blätter des Bergahorns

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In den meisten Fällen ist Chlorophyll die am häufigsten vorkommende Substanz in Blättern, die den Blättern ihr grünes Aussehen verleiht. Bei widrigen Bedingungen zersetzt sich das Chlorophyll in den Blättern allmählich, Anthocyane werden langsam gebildet und unter Beteiligung von Lutein und Carotin verfärben sich die Blätter der Pflanzen allmählich von Grün über Gelb, Orange und Orangerot zu Dunkelrot, wodurch ein farbenfroher Wald entsteht.

Abbildung 31: Der Wald ist voller Farben

(Bildquelle: vom Autor bereitgestellt)

In einem anderen Fall weist dieselbe Pflanze in derselben Gegend unterschiedliche Farben auf, wie beispielsweise viele Tung-Bäume, die am Crescent Embankment neben dem Yanque-See im Botanischen Garten Nanjing Zhongshan gepflanzt wurden. Jedes Jahr Mitte bis Ende Oktober sind es immer die beiden großen Chinesischen Talgbäume in der Mitte des Crescent Dike, die als erste rot werden, und die anderen Chinesischen Talgbäume ändern nacheinander ihre Farbe. Dies dürfte auf die jeweiligen Wachstumsbedingungen und die unterschiedlichen Mikroumgebungen zurückzuführen sein, in denen sie sich befinden .

Abbildung 32: Luftaufnahme des Crescent Embankment im Nanjing Sun Yat-sen Botanical Garden im Frühherbst

(Fotoquelle: Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Daher hängt die Farbveränderung der Pflanzenblätter von vielen Faktoren ab. Sonnenlicht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht, Bodenbeschaffenheit und Wachstumsbedingungen beeinflussen den Farbveränderungsprozess der Blätter.

In diesem Herbst, wenn der kalte Wind aufkommt, bieten uns Pflanzen auf ihre Weise die stillste Wärme und Romantik.

Herausgeber: Sun Chenyu

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Qin Yalong

(Institut für Botanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Provinz Jiangsu, Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Hersteller: China Science Expo

Der Artikel gibt nur die Ansichten des Autors wieder und repräsentiert nicht die Position der China Science Expo

Dieser Artikel wurde zuerst in der China Science Expo (kepubolan) veröffentlicht.

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