Warum sind Pflanzen grün?

KURZANTWORT: Pflanzen sind grün, weil sie Chlorophyll enthalten, das eine grüne Farbe hat und für die Fotosynthese benötigt wird. Ein Lichtstrahl besteht - ganz einfach gesagt - aus einem ganzen Bündel von Farben. Mit der Farbe Grün kann die Pflanze nichts anfangen, weshalb diese einfach wieder reflektiert wird. Trifft der reflektierte Strahl unser Auge, nehmen wir dies als »grün« wahr.

Es war ein schöner, milder Sommertag, als ich mit einer Handvoll Kinder im Alter von acht bis zwölf Jahren im Berliner Grunewald unterwegs war. Unter der Woche ist dieser als Ausflugsziel sehr beliebte Wald am westlichen Rand der Stadt ziemlich leer, und man kann sich in aller Ruhe die vielen kleinen und großen Pflanzen anschauen. Ich wollte gerade etwas über den Schwarzen Holunder erzählen, da erreichte mich von einem Mädchen aus zweiter Reihe recht leise, aber bestimmt eine Frage: »Warum sind Pflanzen überhaupt grün?«

Ich begann irgendetwas mit Fotosynthese zu stottern, sammelte mich dann aber recht schnell wieder. Wo soll man da anfangen? Im Grunde müsste man erst einmal über unsere Sinne, über Farben, Licht und Wahrnehmung im Allgemeinen sprechen, was aber hier den Rahmen komplett sprengen würde (und wofür ich zudem alles andere als ein Experte bin!).

Laubblatt mit deutlich erkennbaren Blattadern

Bevor ich diese besonders gute Frage beantworten will, noch etwas vorweg: Es sind gar nicht alle Pflanzen grün. Selbst wenn wir die Welt der vielfältig gefärbten Blüten einmal außer Acht lassen und uns nur die Laubblätter ansehen, so gibt es einige Pflanzen, die alles andere als grün sind.

Die riesige Gruppe der Rotalgen ist beispielsweise oft stark rot gefärbt, auch gibt es eher bräunliche Algengruppen. Andere Pflanzen bekommen rote Blätter und Stängel, wenn sie an besonders sonnigen Orten stehen - hier können rote Farbstoffe nämlich wie »Sonnencreme« schützen. Manche Zierpflanzen wurden außerdem absichtlich so gezüchtet, dass sie rote Blätter bilden, weil viele Menschen das schön finden. Und dann gibt es in unseren Breiten mit dem Herbst ja eine ganze Jahreszeit, in der bei vielen Pflanzen das eigentlich grüne Laub bunt wird. Vielleicht habt ihr auch schon einmal eine sogenannte Blutbuche gesehen - sie hat sehr auffällige rote Blätter, die sich nicht erst im Herbst so färben. Hier kam es zu einer sogenannten Mutation. Um zu erklären, was das ist, machen wir wieder einen Exkurs.

Was ist eine Mutation?

Nicht immer läuft in der Natur alles nach einem bestimmten Plan, und manche Lebewesen entwickeln sich einfach anders als die anderen. Mutationen sind spontane Veränderungen von Merkmalen, die zum Beispiel dazu führen können, dass eine Maus im Gegensatz zu den anderen Mäusen nackt ist, eine Pflanze gelbe statt roter Blütenblätter bildet oder ein Pilz einer bestimmten Art anders geformt ist als die übrigen Pilze dieser Art.

Ganz oft haben solche Mutationen keine besonderen Auswirkungen (vor allem keine, die man von außen sehen kann). Eine Mutation kann aber auch von Nachteil oder von Vorteil sein! Hier mal ein witziges Beispiel einer vorteilhaften Mutation: Es gibt einen nachtaktiven Schmetterling namens Birkenspanner, der gerne in der Nähe von Birken lebt. Er hat weiß-schwarze Flügel, damit er, wenn er auf der weiß-schwarzen Birkenrinde sitzt, von Vögeln nicht so schnell gesehen wird. Bei einem kleinen Teil der Nachkommen gibt es nun Mutationen, und diese Birkenspanner haben völlig schwarze Flügel.

Der Birkenspanner in seiner hellen und seiner dunklen Form

Normalerweise ist das ein Nachteil, da sie dann ja leicht auf der hellen Rinde erspäht werden können. Als jedoch im 19. Jahrhundert der schmutzige Rauch aus den Schornsteinen der Industrie die Rinde vieler Birken schwarz färbte, war es auf einmal sehr vorteilhaft, schwarze Flügel zu haben, denn nun fielen Birkenspanner mit den normalen weiß-schwarzen Flügeln auf! Es ist also grundsätzlich von Vorteil, wenn es innerhalb einer Art verschiedene »Typen« und Ausprägungen gibt, weil das die Chance erhöht, dass die Art als Ganzes genügend Nachkommen hat. Das heißt umgekehrt, es ist nachteilig, wenn alle genau gleich sind.

Zurück zur Ausgangsfrage: Wir haben also festgestellt, dass gar nicht alle Pflanzen grün sind - manche sind nie grün, andere nur zeitweise. Trotzdem kann man sagen, dass der größte Teil aller Pflanzen, vor allem jene, die an Land leben, grüne Blätter bildet. Aber warum grün? Warum nicht blau, türkis, pink oder beige?

Das hat mit ihrer Ernährung zu tun. Pflanzen »essen« nicht andere Lebewesen, so wie wir Tiere und zum Teil die Pilze es tun, um lebensnotwendige Energie aufzunehmen, sondern sie betreiben die sogenannte Fotosynthese. Dabei werden Sonnenstrahlen, Kohlendioxid (das »Treibhausgas«) aus der Luft und Wasser in den Blättern in Kohlenhydrate umgewandelt, das heißt in Nahrung für die Pflanze. Das gilt im Übrigen auch für die besondere Gruppe der fleischfressenden Pflanzen, die ihren Speiseplan lediglich mit ein paar zusätzlichen Stoffen anreichern, indem sie kleines Getier verdauen.

Die Blätter funktionieren bei der Fotosynthese also wie »Solarzellen«. Eigentlich müsste man eher sagen, Solarzellen sind ein bisschen wie Blätter, denn natürlich guckt sich der Mensch immer nur etwas von den Pflanzen ab, nie umgekehrt. Um diese »Solarzellen« betreiben zu können, lagern die Pflanzen unter anderem einen Stoff in die Blätter ein, den man Chlorophyll nennt, was so viel wie »Blattgrün« bedeutet. Und damit kommen wir der Antwort ein Stückchen näher.

Eigentlich besteht Tageslicht aus mehreren Farben. Das sehen wir zum Beispiel beim Regenbogen, wenn Regentropfen das Licht »brechen«, oder bei manchen Kristallen, wenn Licht durch sie fällt und ebenfalls gebrochen wird. Bei der Fotosynthese kann die Pflanze nur manche Farben des Lichts wirklich gebrauchen, vor allem die rote und die blaue. Das grüne Licht wird zurückgeworfen (und nicht »verarbeitet« wie das rote und blaue), und das ist die Farbe, die wir dann sehen können. Aus diesem Grund sind Blätter für uns grün. Das Chlorophyll, das dafür verantwortlich ist, dass die Blätter grün erscheinen, ist außerdem der Stoff, der aus dem Kohlendioxid in der Luft, aus Wasser und Sonnenstrahlung Nahrung für die Pflanze schafft.

»Aber warum wird das Laub vieler Bäume im Herbst dann so bunt? Brauchen die Pflanzen dann ein anderes Licht für die Fotosynthese?«, will Mila wissen, nachdem ich gerade ihre erste Frage beantwortet habe.

Wenn wir über den Herbst und das bunte Laub sprechen, müssen wir immer im Hinterkopf behalten, dass der Herbst nur in manchen Regionen der Welt so ist wie bei uns. In vielen Gegenden der Welt bleiben die Blätter das ganze Jahr über an den Bäumen, und andere Dinge ändern sich, wie zum Beispiel die Häufigkeit von Regengüssen. Wir sprechen also hier gerade über den Herbst in unseren Breiten.

Um zu verstehen, warum die Blätter der Bäume bei uns im Herbst bunt werden, müssen wir zunächst einmal auf den Winter schauen.

Der Winter ist für viele Tiere eine Herausforderung. Nicht nur, dass es kalt werden kann und die Gefahr besteht zu erfrieren, es ist in dieser Jahreszeit auch gar nicht so einfach, an flüssiges Wasser zu kommen. Und trinken müssen nun einmal alle Tiere und Pflanzen. Letztere sogar ziemlich viel. So braucht eine Rotbuche an heißen Sommertagen bis zu 400 Liter Wasser, das sind mehr als zwei volle Badewannen. Also gehen viele Bäume in der kalten Jahreszeit in eine Art Winterruhe und nehmen nur noch ganz wenig Wasser oder sogar gar keines mehr auf.

Um das regulieren zu können, werfen Bäume vor dem Winter ihre Blätter ab. Das »Trinken« bei Pflanzen funktioniert nämlich unter anderem mithilfe der Blätter: Diese verdunsten Wasser und ziehen, wie mit einem Strohhalm, das Wasser von den Wurzeln bis ganz nach oben durch. Wenn die Bäume also ihre Blätter abwerfen, so hören sie auch auf, viel Wasser zu sich zu nehmen. Der Abwurf der Blätter hat aber auch noch einige andere positive Effekte: Unerwünschte oder sogar giftige Stoffe werden in die Blätter verlagert und durch den Abwurf dann »entsorgt«.

Manchmal werfen Pflanzen schon vor dem Herbst ihre Blätter ab, unter Umständen passiert es sogar mitten im Sommer. Aufgrund des Klimawandels gibt es in den Sommermonaten viel heißere Tage und längere Perioden ohne Regen als noch vor einigen Jahrzehnten. Für viele Bäume ist das ein Problem - sie dürsten! Im Extremfall greift ein Baum zu einem letzten Mittel, um nicht an Wassermangel einzugehen: Er wirft seine Blätter ab. Dann kann er zwar keine Energie mehr mithilfe der Blätter gewinnen, aber wenigstens verliert er auch kaum noch Wasser. Der Baum reagiert auf den sogenannten Trockenstress also mit einer Art »Notfallprogramm«.

Aber nun zu der Frage, warum die Blätter bunt werden, bevor die Bäume sie abwerfen.

Ganz einfach: Ein Teil der in den Blättern enthaltenen Stoffe (vor allem Stickstoff) ist zu wichtig, um ihn einfach mit abzuwerfen. Damit der Baum diese Stoffe wiederverwenden kann, werden sie aus den Blättern gezogen und in den Stamm oder die Wurzeln geleitet. Auch das wertvolle Chlorophyll baut der Baum dabei ab. Da das Chlorophyll ja für die grüne Farbe der Blätter verantwortlich ist und es die ganze Zeit über Farben wie Gelb oder Orange überdeckt hat, kann man die anderen Farben nun plötzlich deutlicher sehen. Gleichzeitig werden rote Farbstoffe produziert, die als Sonnenschutz dienen. Denn vor starker Herbstsonne müssen sich die Blätter, in denen ja gerade...