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Wie kommt die Farbe in die Blätter?

Im Frühjahr und Sommer sind die Blätter von Bäumen grün, im Herbst färben sie sich gelb und rot. Wie kommt das? Wo kommt die Farbe her? Mit diesem spannenden Experiment, das auf dem Prinzip der Chromatographie beruht, zeige ich es dir.

Buntes Ahornlaub im Herbst.
Ahornlaub im Herbst.

Inhaltsverzeichnis:

Anleitung

Für das Experiment benötigst du grüne Blätter von einem Baum, der sich im Herbst schön verfärbt. Das kann zum Beispiel ein Ahorn sein. Oder ein anderer Baum, der seine Blätter im Herbst verliert.

Vorsicht:

Mach das Experiment im Freien oder an einem geöffneten Fenster. Den Spiritus solltest du nicht direkt einatmen, halte etwas Abstand (das Gesicht nicht direkt über den Mörser halten!) und lass dir von einer erwachsenen Person helfen.

Du brauchst außerdem:

Anleitung:

  1. Entferne die Blattstiele und schneide die Blätter klein.
  2. Gib die kleingeschnittenen Blätter in einen Mörser. (Schritt 1 und 2 kannst du auch in einem erledigen und die Blätter gleich in den Mörser schneiden.)
  3. Schneide die Blätter mit einer Schere klein und gib sie in einen Mörser.
    Schneide die Blätter mit einer Schere klein und gib sie in einen Mörser.
  4. Gib 2 Teelöffel Spiritus hinzu.
  5. Zerstoße und zerdrücke die Blätter mit einem Stößel.
  6. Zerdrücke die Blätter mit einem Stößel.
    Zerdrücke die Blätter mit einem Stößel.
    Der Blätterbrei.
    Der Blätterbrei.
  7. Den Blätterbrei füllst du in ein Glas und gibst noch einmal bis zu 5 Teelöffel Spiritus hinzu.
  8. Rühre alles gut um und warte, bis sich die Flüssigkeit intensiv grün gefärbt hat.
  9. Schneide einen schmalen Streifen (1-2cm) Filterpapier ab und hänge ihn in das Glas. Das Filterpapier muss in die Flüssigkeit ragen.
  10. Die Flüssigkeit wandert langsam das Filterpapier hoch.
    Die Flüssigkeit wandert langsam das Filterpapier hoch.
  11. Warte, während die Flüssigkeit das Filterpapier hochwandert.
  12. Wenn das Filterpapier nicht stabil steht, kannst du es mit einem kleinen Stück Klebefilm am Glasrand befestigen.
  13. Was hast du beobachtet? Was kannst du auf dem Filterpapier erkennen?

Auch wenn der Spiritus stark riecht, darfst du das Glas nicht abdecken. Mit abgedecktem Glas funktioniert das Experiment nicht.

Im Herbst kannst du das Experiment auch mit gelben und roten Blättern machen. Dazu trennst du die Farben ganz genau. Schneide die Farben aus und mach kleine Blattschnipsel-Haufen: grün, gelb und rot. Jetzt wiederholst du das Experiment für jede einzelne Farbe und schaust, was dabei heraus kommt.

Das Experiment mit gelben Blättern.
Das Experiment mit gelben Blättern.

Vor allem bei roten Blättern dauert es länger, bis das Ergebnis deutlich zu erkennen ist. Hab etwas Geduld und lass das Experiment mindestens eine Stunde stehen.

Das Experiment mit rot verfärbten Blättern.
Das Experiment mit rot verfärbten Blättern.

Mit den Farben kannst du auch ein Bild malen. Beachte, dass die Farben nicht haltbar sind. Auch buntes Laub ist irgendwann nur noch braun. Vor allem die grüne Farbe verblasst nach 1-2 Wochen.

Mit den Blattfarben kannst du ein Bild malen.
Mit den Blattfarben kannst du ein Bild malen. Hier kannst du einen gelben Ring um die grüne Farbe erkennen.

Beobachtung und Auswertung

Hier siehst du, wie das Ergebnis des Experimentes aussehen sollte:

Das Ergebnis: links grüne Blätter, in der Mitte gelbe Blätte, rechts rote Blätter.
Das Ergebnis: links grüne Blätter, in der Mitte gelbe Blätte, rechts rote Blätter.

Was kannst du erkennen? Du siehst, dass die grünen Blätter auch gelbe Farbstoffe enthalten. Die gelben Blätter nur gelben Farbstoff. Und die roten Blätter enthalten ebenso gelbe und rote Farbstoffe.

Je länger du das Filterpapier in der farbigen Flüssigkeit stehen lässt, desto intensiver wird die Farbe.

Je länger du wartest, desto intensiver wird die Farbe.
Je länger du wartest, desto intensiver wird die Farbe.

Was können wir daraus lernen? Es sieht so aus, als wäre der gelbe Farbstoff immer vorhanden, er wird nur von den stärkeren grünen und roten Farbstoffen überlagert. Der rote Farbstoff kommt nur bei rot verfärbten Blättern vor. Daraus schließen wir, dass der rote Farbstoff im verfärbten Blatt erst neu gebildet wird, er war nicht vorher vorhanden.

Die Farbstoffe in den Blättern sind unterschiedlich. Sie sehen unterschiedlich aus, sind unterschiedlich groß und werden vom Lösungsmittel unterschiedlich weit transportiert. Rot kommt am Weitesten, dann gelb und zum Schluß grün. Auch wenn du ein sehr langes Stück Filterpapier verwendest: die Strecke, die die Farbstoffe zurücklegen, ist immer gleich.

Erklärung

Ich schreibe hier von Bäumen. Die Erklärungen gelten aber selbstverständlich auch für Sträucher und andere Pflanzen.

Warum verlieren Bäume im Herbst ihre Blätter?

Bäume nehmen Wasser über die Wurzeln auf. Das Wasser wird dann durch den Stamm zu den Ästen transportiert. Und von dort in die Blätter. Das Wasser sammelt sich aber nicht in den Blättern, es verdunstet. Die Bäume müssen also immer viel "trinken". Durch Regen gelangt das Wasser in den Boden, wo es von den Wurzeln aufgenommen werden kann. Ist es im Winter kalt und das Wasser im Boden ist gefroren, so kann der Baum kein frisches Wasser aufnehmen. Er würde aber weiter Wasser über die Blätter verlieren und irgendwann "verdursten". Also wirft der Baum seine Blätter ab. Ohne die Blätter kommt ein Baum auch mit wenig Wasser aus. Wenn es im Winter lange frostig ist, würden die dünnen Blätter auch erfrieren.

Woher weiß der Baum, dass es Herbst wird?

Pflanzen können hell und dunkel wahrnehmen. Du kannst beobachten, dass Pflanzen immer in Richtung Sonnenlicht wachsen. Im Herbst wird es kühler und die Tage werden kürzer. Temperatur und Tageslänge sind Zeichen für die Bäume, dass es Zeit wird sich auf den Winter vorzubereiten.

Wie verliert der Baum seine Blätter?

Bäume ziehen im Herbst alle für sie wichtigen Nährstoffe aus den Blättern und speichern sie in ihren Wurzeln. Alle Stoffe, die der Baum nicht mehr benötigt, kommen statt dessen in die Blätter. Dann verschließt der Baum die Verbindung von Ast zu Blattstiel. Wenn das geschehen ist, reicht ein Windstoß und das Blatt fällt vom Baum.

Ein frisch abgebrochener Blattstiel. Du erkennst 3 offene Verbindungen zum Ast, Flüssigkeit tritt aus.
Ein frisch abgebrochener Blattstiel. Du erkennst 3 offene Verbindungen zum Ast, Flüssigkeit tritt aus.
Blattstiel eines vom Baum abgeworfenen Blattes. Die 3 Öffnungen sind verkorkt.
Blattstiel eines vom Baum abgeworfenen Blattes. Die 3 Öffnungen sind verkorkt.

Was passiert mit dem Blattgrün?

Das Blattgrün ist für den Baum besonders wichtig. In der Fachsprache nennt man es Chlorophyll. Das bedeutet auf griechisch "grünes Blatt". Chlorophylle sind wichtig für alle Lebewesen, die Photosynthese betreiben. Dazu zählen neben den Pflanzen auch Algen und Cyanobakterien (dazu gehört auch Nostoc). Im Herbst baut der Baum das Chlorophyll in den Blättern ab. Dadurch verschwindet die grüne Farbe. Damit das Chlorophyll nicht verloren geht, holt der Baum es (bzw. die Abbauprodukte) aus den Blättern heraus und speichert es über den Winter in seinen Wurzeln.

Wie funktioniert die Photosynthese?

Die Photosynthese ist ein Prozess, bei dem Energie in Form von Zucker produziert wird. Aus Kohlendioxid aus der Luft und Wasser aus den Wurzeln wird mit Hilfe von Sonnenlicht Zucker produziert. Als Nebenprodukt bleibt Sauerstoff übrig, den der Baum an die Luft abgibt. Der Sauerstoff wird von uns Menschen und anderen Lebewesen eingeatmet. Er ist für unseren Körper lebenswichtig. Wir atmen dann wieder Kohlendioxid aus, den die Bäume aufnehmen. So ist ein für alle Lebewesen überlebenswichtiger Kreislauf entstanden. Den entstandenen Zucker speichert der Baum in Form von Stärke. Er ist wichtig für das Wachstum und die Fruchtbildung des Baumes.

Wie atmen Bäume?

Bäume nehmen Luft hauptsächlich über die Blätter auf. Sie können aber auch über die Rinde "atmen". Auf der Unterseite der Blätter sitzen viele kleine Spaltöffnungen, die der Baum öffnen und schließen kann. Mit einem Mikroskop kann man sie sichtbar machen. Über die Spaltöffnungen nimmt der Baum Kohlendioxid auf und gibt Sauerstoff wieder ab. Wie bei unserer Atmung verliert der Baum dabei Wasser, es verdunstet. Wenn es sehr trocken und heiß ist, kann der Baum seine Spaltöffnungen verschließen, um Wasser zu sparen. Auf der Oberseite haben die Blätter eine dünne Wachsschicht, damit sie nicht zu viel Wasser verlieren und nicht so schnell austrocknen.

Spaltöffnungen an der Unterseite eines Kohlrabi-Blattes.
Spaltöffnungen an der Unterseite eines Kohlrabi-Blattes.

Und was ist mit den Nadelbäumen?

Nadelbäume kommen ursprünglich aus Gegenden weiter nördlich, wie zum Beispiel Skandinavien. Dort sind die Sommer viel kürzer und die Winter länger und kälter. Würden die Bäume jährlich die Nadeln abwerfen und im Frühjahr neu bilden, so hätten sie nicht genug Zeit um im Sommer Zucker herzustellen. Die Blätter der Nadelbäume, die Nadeln, sind viel dicker und enthalten Öl, das lässt sie nicht so schnell erfrieren. Über die Nadeln verlieren Nadelbäume auch nicht so viel Wasser, sie kommen mit viel weniger Wasser aus als Laubbäume. Auch die Nadelbäume werfen ihre ältesten Nadeln ab und ersetzen sie durch neue. Aber nicht alle auf einmal, sodass es uns nicht auffällt. trotzdem findest du unter einem Nadelbaum immer sehr viele trockene Nadeln. Eine Ausnahme ist die Lärche: die Lärche ist der einzige Nadelbaum, der im Herbst seine ganzen Nadeln verliert und im Frühjahr neue bekommt.

Welche Farbstoffe gibt es in Blättern?

Neben dem grünen Chlorophyll gibt es noch andere Farbstoffe in den Blättern: gelbe, orange und rote. Wie du bei unserem Experiment gesehen hast, sind die gelben Farbstoffe immer vorhanden. Man nennt sie Xanthophylle. Das ist griechisch und heißt übersetzt "gelbes Blatt". Sie gehören zu den Carotinoiden, den orangen Farbstoffen. Der Name kommt aus dem lateinischen und beduetet Karotte. In dem Zusammenhang hast du den Begriff vielleicht schon einmal gehört. Die rote Farbe kommt von Anthocyanen, das bedeutet "dunkelblaue Blüte". Alle diese Farbstoffe nehmen wir über unsere Nahrung auf.

Warum sind nicht alle Blätter rot?

Wenn du im Herbst einen schön verfärbten Baum betrachtest, wunderst du dich vielleicht, dass er nicht überall gleich gefärbt ist. Ein Ahorn hat vielleicht nur an einem dicken Ast rote Blätter, ein anderer ist fast komplett rot verfärbt. Wie du bei unserem Experiment festgestellt hast, werden die roten Farbstoffe erst im Herbst gebildet. Und wenn du den Baum genau betrachtest, stellst du fest, dass die roten Blätter auf der Seite sind, die am stärksten der Sonne ausgesetzt ist. Die rote Farbe schützt die Blätter vor zu viel Sonne. Auch junge Blätter im Frühjahr sind oft rot, bevor sie sich grün verfärben. So schützt der Baum die frischen Blätter. Erst nach und nach wird das Chlorophyll in den Blättern eingebaut und die Photosynthese kann beginnen.

Es gibt auch Bäume, die das ganze Jahr über roten Farbstoff in ihren Blättern haben. Wenn du das Experiment mit anderen Blättern oder einer Mischung verschiedener Arten machst, kann es sein, dass du auch ein solches Bild wie hier bekommst:

Ergebnis bei Blättern, die sowohl grüne und gelbe, als auch rote Farbstoffe enthalten.
Ergebnis bei Blättern, die sowohl grüne und gelbe, als auch rote Farbstoffe enthalten.

Zuletzt geändert am: 24.10.2022

Text, Fotos: Katrin Reinheimer