Chemie im Blattgrün oder warum verändern die Blätter der Laubbäume im Herbst ihre Farbe?

Dass der Herbst begon­nen hat, erkennt man rein optisch an den sich ver­än­dern­den Far­ben der ver­schie­de­nen Laub­bäu­me. Die­ses ein­drucks­vol­le Natur­schau­spiel ist Teil des „Indi­an Sum­mer“, der die Wäl­der Nord­ame­ri­kas mit einem über­wäl­ti­gen­den Farb­spek­ta­kel im Herbst zum Leuch­ten bringt. Aber wie kommt es eigent­lich zu die­ser fast mys­ti­schen Ver­wand­lung der Laub­bäu­me, in der nun inten­siv rot und gelb leuch­ten­de Far­ben domi­nie­ren? Was ist der Grund für das herbst­li­che Far­ben­ge­misch der Laub­wäl­der auf der Nordhalbkugel?

Aus aktu­el­lem bzw. jah­res­zeit­li­chem Anlass ver­öf­fent­licht der IGEL eine von Herrn Lau­xen zur Ver­fü­gung gestell­te Schü­ler-Ver­suchs­rei­he zum Nach­weis von Sin­gu­lett-Sau­er­stoff durch Che­mo­lu­mi­nes­zenz aus dem Jahr 1999. Zu die­ser The­ma­tik wur­de damals eine Jugend forscht-Arbeit ein­ge­reicht, die beim Regio­nal­wett­be­werb mit dem 2. Preis gekürt wür­de (sie­he Urkun­de unten).

Der Aus­lö­ser für die beein­dru­cken­de Ver­wand­lung der Bäu­me in rot-gel­be Vor­bo­ten des nahen­den Win­ters ist eine beson­ders aggres­si­ve Form des Sau­er­stoffs, der vom dem grü­nen Blatt­farb­stoff Chlo­ro­phyll bei der Pho­to­syn­the­se gebil­det wird. Die­ser soge­nann­te „Sin­gu­lett-Sau­er­stoff“ ist beson­ders reak­tiv und zer­stört im Gegen­satz zu dem lebens­not­wen­di­gen Sau­er­stoff den grü­nen Pflan­zen­farb­stoff Chlo­ro­phyll. Im Früh­ling und Som­mer schüt­zen sich die Pflan­zen mit Hil­fe des aus den Möh­ren bekann­ten gelb-roten Beta-Caro­tins, das den aggres­si­ven Sin­gu­lett-Sau­er­stoff neu­tra­li­siert. Redu­zie­ren sich aber im Herbst die Son­nen­stun­den pro Tag, kann das Beta-Caro­tin auf­grund des Licht­man­gels nicht mehr in aus­rei­chen­der Men­ge gebil­det wer­den, so dass der Sin­gu­lett-Sau­er­stoff sei­ne zer­stö­re­ri­sche Kraft voll ent­fal­ten kann. Die vor­her vom grü­nen Chlo­ro­phyll über­deck­ten rot-gel­ben Blatt­farb­stoff­an­tei­le wer­den nach und nach sicht­bar. Der „Indi­an Sum­mer“ hält Ein­zug auf der Nord­halb­ku­gel. Sin­gu­lett-Sau­er­stoff kann man im Labor durch Reak­ti­on von alka­li­scher Was­ser­stoff­per­oxid-Lösung mit ele­men­ta­rem Chlor künst­lich erzeu­gen und durch die Eigen­schaft der Che­mo­lu­mi­nes­zenz sicht­bar machen. Zum Begriff Che­mo­lu­mi­nes­zenz heißt es bei Wiki­pe­dia: (Zitat) „Bei dem Che­mi­lumi­nes­zenz (Eng­lisch: che­mi­lumi­ne­s­cence) oder Chemolumineszenz[1] genann­ten Phä­no­men han­delt es sich um einen Pro­zess, bei dem durch eine che­mi­sche Reak­ti­on elek­tro­ma­gne­ti­sche Strah­lung im Bereich des ultra­vio­let­ten und sicht­ba­ren Lichts emit­tiert wird.“

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Fotos: Tho­mas Lauxen
Zur Ver­öf­fent­li­chung dem IGEL zur Ver­fü­gung gestellt von Tho­mas Lauxen.