In unseren Breiten verlieren viele Laubbäume im Winter ihre Blätter. Das hat mehrere Gründe.

der Ilex ist ein Laubbaum, dessen Blätter den Winter überstehen

Zum einen müssen die Blätter aufwändig modifiziert werden, um bei Frost nicht kaputt zu frieren und ihre Funktionstüchtigkeit zu erhalten. Wenn der Zellsaft gefriert, werden durch die Eiskristalle Zellstrukturen zerstört, die Membranen verlieren ihre Durchlässigkeit, Enzyme können nicht mehr arbeiten. Die biologischen Vorgänge müssen nach und nach eingestellt werden, die Blätter sterben. Um dem Winter zu widerstehen, müssen die Blätter dicker und härter sein, es muss ein Frostschutz in den Zellen gebildet werden, um den Zellsaft flüssig zu halten, und die Membranen müssen modifiziert werden. Trotzdem ist bei Minusgraden Photosynthese kaum mehr möglich, da die Zellen alle Aktivitäten stark herunter schrauben (bei Kälte läuft alles langsamer ab, es fehlt „Energie“, der Zellsaft ist dickflüssiger), zudem fehlt das Wasser aus dem gefrorenen Boden für die Photosynthese.

die Lärche im Herbst; zum Winter wirft sie ihre Nadeln ab

Tatsächlich halten auch Nadelbäume im tiefsten Winter eine Winterruhe und betreiben kaum Photosynthese (zu den Anpassungen der Nadelbäume siehe auch hier). Der Vorteil, die Blätter/Nadeln im Winter zu behalten ist, dass sie im Frühjahr nicht mit viel Baustoffeinsatz ganz neu gebildet werden müssen und bei den ersten warmen Tagen sofort mit der Photosynthese beginnen können. Der Nachteil ist, wie beschrieben, dass es sehr aufwändig ist, Blätter winterfest zu bekommen.

Man kann nicht allgemein sagen, dass Nadelbäume sich für den einen, Laubbäume für den anderen Weg entschieden haben. Es gibt Nadelbäume, die ihre Nadeln im Winter abwerfen, wie die Lärche, und „Laubpflanzen“ die ihre Blätter behalten, z.B. der Buchsbaum, die Stechpalme (Ilex) oder Efeu.

Ein weiterer Grund, warum viele Laubbäume ihre Blätter im Winter nicht behalten ist, dass sie darüber zu viel Wasser verlieren würden. Die Wurzeln können aus dem gefrorenen Boden kaum mehr Wasser aufnehmen, über die Blätter wird aber nach wie vor Wasser über Verdunstung verloren. Die Folge wäre, dass der Baum vertrocknet und abstirbt.

Ebenfalls zu bedenken ist die Schneebruchgefahr. Fichten und Tannen passiert das selten, durch ihre Wuchsform und die biegsamen Äste gleitet der Schnee bei zu großem Druck nach unten. Laubbäume dagegen verlieren im Winter auch ohne Blätter durchaus Äste, wenn sich zu viel Schnee auf ihnen sammelt. Mit Blättern wäre die Oberfläche des Baums sehr viel größer, es bleibt mehr Schnee auf ihnen liegen und die Blätter selbst wiegen auch einiges.

Im Herbst bauen die laubabwerfenden Bäume die Nährstoffe in den Blättern ab und lagern sie im Spross und in den Wurzeln ein. Auch Pigmente („Farbstoffe“) wie das Chlorophyll werden nun abgebaut. Neben dem Chlorophyll nutzt die Pflanze auch andere Pigmente zum absorbieren des Sonnenlichts, z.B. die gelblichen Xantophylle oder rötliche Carotinoide.

Buche

Tatsächlich sieht man die Farben, die das Pigment nicht heraus filtert. Das Chlorophyll z.B. absorbiert mit einem Maximum im blauen und im roten Bereich. Das „Grün“ bleibt gewissermaßen übrig. Da Blätter vor allem Chlorophyll nutzen, ist der Baum grün. Ob das Grün hell oder dunkel, mit Olivtönung oder mehr ins gelbliche geht, hängt vom Mischungsverhältnis mit den anderen Pigmenten/Farbstoffen ab. Im Herbst wird von einigen Pflanzen das Chlorophyll zuerst abgebaut, bzw., es ist am instabilsten. Carotinoide und Xantophylle sind aber teils noch aktiv, deshalb sind die Blätter nun rot oder gelb. Dazu kommt, dass Abbauprodukte des Chlorophylls ebenfalls rötlich scheinen können.

Die Pflanze merkt an der Tageslänge und an der Temperatur, dass es Zeit ist, die Blätter abzuwerfen. Pflanzenhormone spielen zudem eine Rolle, deren Mischungsverhältnis sich im Spiegel der Jahreszeiten ändert.

Die Gefäße, die Wasser, Mineralien und organisches Material in und aus den Blättern transportieren, werden nun geschlossen. Oft bildet die Pflanze sogar eine richtige Trennschicht zwischen Spross und Blattansatz. Diese verfügt über eine Sollbruchstelle, ist die Trennschicht fertig, fällt das Blatt zu Boden. Manche Bäume bauen keine Trennschicht, sondern verstopfen nur die Gefäße. Die Blätter bleiben so im Winter lange braun und trocken am Baum. Hierzu gehört z.B. die Hainbuche.

Wann genau das passiert, hängt von der Baumart und dem einzelnen Individuum ab. Einige Bäume verlieren ihre Blätter schon sehr früh, andere lassen sich lange Zeit.