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Warum ändern Blätter im Herbst ihre Farbe?

Warum ändern Blätter im Herbst ihre Farbe? Wenn Blätter grün erscheinen, liegt dies daran, dass sie reichlich Chlorophyll enthalten. In einem aktiven Blatt befindet sich so viel Chlorophyll, dass das Grün andere Pigmentfarben maskiert . Licht reguliert die Chlorophyllproduktion, so dass mit kürzeren Herbsttagen weniger Chlorophyll produziert wird. Die Zersetzungsrate von Chlorophyll bleibt konstant, so dass die grüne Farbe von den Blättern zu verblassen beginnt.

Gleichzeitig führen steigende Zuckerkonzentrationen zu einer erhöhten Produktion von Anthocyanpigmenten. Blätter, die hauptsächlich Anthocyane enthalten, erscheinen rot. Carotinoide sind eine weitere Klasse von Pigmenten, die in einigen Blättern vorkommen. Die Carotinoidproduktion ist nicht lichtabhängig, sodass die Werte nicht durch verkürzte Tage verringert werden. Carotinoide können orange, gelb oder rot sein, aber die meisten dieser in Blättern vorkommenden Pigmente sind gelb. Blätter mit guten Mengen an Anthocyanen und Carotinoiden erscheinen orange.

Blätter mit Carotinoiden, aber wenig oder keinem Anthocyanin erscheinen gelb. In Abwesenheit dieser Pigmente können auch andere Pflanzenchemikalien die Blattfarbe beeinflussen. Ein Beispiel sind Tannine, die für die bräunliche Farbe einiger Eichenblätter verantwortlich sind.

Die Temperatur beeinflusst die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen. einschließlich der in Blättern, und spielt daher eine Rolle bei der Blattfarbe. Es sind jedoch hauptsächlich die Lichtverhältnisse, die für die Herbstfarben verantwortlich sind. Für die hellsten Farbdisplays werden sonnige Herbsttage benötigt, da Anthocyane Licht benötigen. Bedeckte Tage führen zu mehr Gelb- und Brauntönen.

 

Blattpigmente und ihre Farben

Schauen wir uns die Struktur und Funktion der Blattpigmente genauer an. Wie ich bereits sagte, ergibt sich die Farbe eines Blattes selten aus einem einzelnen Pigment, sondern aus einer Wechselwirkung verschiedener von der Pflanze produzierter Pigmente. Die Hauptpigmentklassen, die für die Blattfarbe verantwortlich sind, sind Porphyrine, Carotinoide und Flavonoide. Die Farbe, die wir wahrnehmen, hängt von der Menge und Art der vorhandenen Pigmente ab. Chemische Wechselwirkungen innerhalb der Pflanze, insbesondere als Reaktion auf den Säuregehalt (pH), beeinflussen auch die Blattfarbe.

Porphyrine haben eine Ringstruktur. Das primäre Porphyrin in Blättern ist ein grünes Pigment namens Chlorophyll. Es gibt verschiedene chemische Formen von Chlorophyll (dh Chlorophyll  a  und Chlorophyll  b ), die für die Kohlenhydratsynthese innerhalb einer Pflanze verantwortlich sind. Chlorophyll entsteht als Reaktion auf Sonnenlicht. Wenn sich die Jahreszeiten ändern und die Menge an Sonnenlicht abnimmt, wird weniger Chlorophyll produziert und die Blätter erscheinen weniger grün. Chlorophyll wird mit konstanter Geschwindigkeit in einfachere Verbindungen zerlegt, sodass die grüne Blattfarbe allmählich verblasst, wenn die Chlorophyllproduktion verlangsamt oder stoppt.

Carotinoide sind  Terpene  aus Isoprenuntereinheiten. Beispiele für Carotinoide in Blättern sind  Lycopin (rot) und Xanthophyll (gelb). Licht wird nicht benötigt, damit eine Pflanze Carotinoide produziert, daher sind diese Pigmente in einer lebenden Pflanze immer vorhanden. Auch Carotinoide zersetzen sich im Vergleich zu Chlorophyll sehr langsam.

Flavonoide enthalten eine Diphenylpropen-Untereinheit. Beispiele für Flavonoide umfassen Flavon und Flavol, die gelb sind, und die Anthocyane, die je nach pH-Wert rot, blau oder lila sein können.

Anthocyane wie Cyanidin bieten Pflanzen einen natürlichen Sonnenschutz. Da die Molekülstruktur eines Anthocyanins einen Zucker enthält, hängt die Produktion dieser Pigmentklasse von der Verfügbarkeit von Kohlenhydraten in einer Pflanze ab. Die Anthocyanfarbe ändert sich mit dem pH-Wert. sodass der Säuregehalt des Bodens die Blattfarbe beeinflusst. Anthocyanin ist bei einem pH-Wert von weniger als 3 rot, bei pH-Werten um 7-8 violett und bei einem pH-Wert von mehr als 11 blau. Die Anthocyanproduktion erfordert auch Licht, so dass mehrere Sonnentage hintereinander erforderlich sind, um helle Rot- und Purpurtöne zu entwickeln.

 

Quellen

  • Archetti, Marco; Döring, Thomas F.; Hagen, Snorre B.; Hughes, Nicole M.; Leather, Simon R.; Lee, David W.; Lev-Yadun, Simcha; Manetas, Yiannis; Ougham, Helen J. (2011). „Die Entwicklung der Herbstfarben enträtseln: ein interdisziplinärer Ansatz“. Trends in Ökologie & Evolution . 24 (3): 166–73. doi: 10.1016 / j.tree.2008.10.006
  • Hortensteiner, S. (2006). „Chlorophyllabbau während der Seneszenz“. Jahresrückblick Pflanzenbiologie . 57: 55–77. doi: 10.1146 / annurev.arplant.57.032905.105212
  • Lee, D; Gould, K (2002). „Anthocyane in Blättern und anderen vegetativen Organen: Eine Einführung.“ Fortschritte in der botanischen Forschung . 37: 1–16. doi: 10.1016 / S0065-2296 (02) 37040-X  ISBN 978-0-12-005937-9.
  • Thomas, H; Stoddart, JL (1980). „Leaf Senescence“. Jahresrückblick Pflanzenphysiologie . 31: 83–111. doi: 10.1146 / annurev.pp.31.060180.000503

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