Obwohl Robert Frost sich vielleicht etwas Poetischeres vorgestellt hat, werden Baumphysiologen Ihnen sagen, dass die Antwort Anthocyan ist. Dies ist das Pigment, das Blätter im Herbst produzieren und die hellen roten und violetten Blätter erzeugen, die Tausende von wehmütigen Touristen (und ihre Brieftaschen) nach Neuengland ziehen.
Aber Chemie ist keine Ursache. „Wir kennen die grundlegenden biochemischen Gründe (Blätter werden rot)“, sagt der US—amerikanische Forest Service—Forscher Paul Schaberg – unter Stress werden Blattzucker in Anthocyan umgewandelt – „aber die Ökologie und die genauen Mechanismen sind noch unbekannt.“ Warum wird ein Ahorn in einem Jahr gelb und im nächsten rot? Sind kalte Nächte der Auslöser? Dient die rote Farbe zur Abschreckung von Insektenschädlingen? „Es gibt Dutzende konkurrierender Theorien“, sagt er.
Weshalb er und sein Praktikant, der Forststudent Will Young von der University of Vermont, vor der Forschungsstation des Forest Service in der Spear Street in Burlington, Vermont, in einen Zuckerahorn blicken. Unter dem Baum haben sie einen mit Planen bedeckten Gefrierschrank installiert, der mit blauen Drähten und silbernen Röhren geschmückt ist, die in die Äste führen. In den Rohren fließt Frostschutzmittel zu ausgewählten Zweigen und hält sie kälter als die umgebenden Zweige.
Und tatsächlich zeigten die gekühlten Zweige letzte Woche leuchtend rote Blätter und sind jetzt ein nacktes Novembergrau, während die umliegenden Zweige noch mit gelben Blättern bedeckt sind. „Wenn wir verstehen, was die Anthocyanproduktion auslöst — Kälte ist eindeutig Teil des Bildes —, können wir die Gründe, warum der Baum Anthocyan produziert, besser verstehen“, sagt Schaberg. „Es kommt zu einem metabolischen Kosten für den Baum spät in der Saison, um das Pigment zu machen; also, was sind die Vorteile?“
Um dieser Frage nachzugehen, haben Schaberg und Paula Murakami, seine Kollegin beim Forest Service, mit den Forschern der University of Vermont John Shane, Gary Hawley und anderen an der Rubenstein School of Environment and Natural Resources der UVM zusammengearbeitet.
Jahrzehntelang behaupteten Forstlehrbücher, dass Anthocyan keine Funktion erfülle, wenn Bäume bereit seien, ihre Blätter fallen zu lassen; Es wurde einfach sichtbar, als grüne Chlorophyllmoleküle im Herbst zusammenbrachen. Neuere Forschungen aus der ganzen Welt haben jedoch zahlreiche Möglichkeiten vorgeschlagen, wie Anthocyan den Bäumen im Herbst zugute kommen kann: als Sonnenschutzmittel zum Schutz der Blätter vor übermäßigem Licht, als Antioxidans zur Reparatur von Blattschäden und zur Abwehr von Kälte und Trockenheit. Kurz gesagt: Es ist gemacht, nicht übrig geblieben.
Ein kürzlich in der Zeitschrift Trees erschienener Artikel, der von Forest Service- und UVM-Forschern gemeinsam verfasst wurde, zeigte, dass bei Zuckerahorn die Stängel rot gefärbter Blätter fester befestigt waren als ihre gelben Brüder. Diese Beobachtung fügt der Hypothese, die Schaberg und seine Kollegen untersucht haben, ein weiteres Stück hinzu: Anthocyanin kann es Bäumen ermöglichen, Zucker und Nährstoffe aus den Blättern später im Herbst aufzunehmen — ein offensichtlicher Vorteil für einen Zuckerahorn, der an einem kalten Berghang mit einer kurzen Vegetationsperiode lebt.
„Ich? Ich klettere einfach mit Klebeband Leitern hoch und runter „, sagt Will Young grinsend, während er vorsichtig winzige Scheiben gehackten Blattes in ein Reagenzglas mit Methanol legt. Im Rahmen eines USDA-Minderheitsstipendiums, das er über die Rubenstein School erhielt, arbeitet Young jede Woche mit Forschern in Labors des Forest Service und auf dem Campus zusammen, um den Zuckergehalt zu messen, den Chlorophyllgehalt aufzuzeichnen und nach Hinweisen zu suchen, wie ein Ahorn seinen Lebensunterhalt verdient.
„In Natural Resources 1, meinem ersten Tag hier, haben wir darüber gesprochen, warum Blätter rot werden“, sagt Young. „Das ist Vermont. Jeder kümmert sich um rote Blätter.“
Und einer der Gründe, warum sich die Menschen für rote Blätter interessieren, ist, dass ihre Rolle in Vermonts Landschaft — und Wirtschaft — durch den Klimawandel bedroht sein könnte.
Am Okt. 1 Im Proctor Maple Research Center des UVM im Underhill Center starteten die Forscher Tim Perkins, Abby van den Berg und Tom Vogelmann ein neues Projekt, das ebenfalls nach Antworten auf die Frage sucht, warum Blätter rot werden?
„Wie das Team des Forest Service stellen wir eine grundlegende Frage darüber, wie sich die Temperatur auf die Blattfarbe auswirkt. Die Hypothese ist, dass kühle, aber nicht gefrierende Nächte die Anthocyanentwicklung fördern „, sagt van den Berg.
„Aber dieser grundlegenden Frage zugrunde liegend, wollen wir besser vorhersagen können, wie sich der Klimawandel auf die Herbstfärbung auswirken wird“, sagt sie.
Im Proctor Center haben die Forscher etwa 200 Sämlinge in Töpfen. Einige werden in einer gekühlten blauen Wanne kälter gehalten als die Umgebungsluft — eine Gruppe nur nachts, andere die ganze Zeit. Im Herbst hat van den Berg die Farbentwicklung der Sämlinge mit einer Digitalkamera und einem Handmessgerät überwacht, um den Anthocyan- und Chlorophyllgehalt zu messen.
„Kälte in der Nacht kann verhindern, dass das Blatt den ganzen Zucker, den es tagsüber gemacht hat, in den Zweig exportiert und deshalb im Blatt gefangen wird“, sagt sie. Und diese Zucker sind das Rückgrat der Anthocyansynthese – „sie liefern die Vorläufer“, sagt sie. Mit einem sich erwärmenden Klima wollen die Forscher wissen, wie sich dieser Prozess ändern wird, vielleicht die „Blattguckzeit“ schneiden, verlängern oder verzögern.
Am Ende ihres dreijährigen Projekts, das vom USDA finanziert wird, hofft van den Berg, eine klarere Prognose über die Zukunft des roten Laubs zu haben.
„Unser Hauptaugenmerk hier bei Proctor liegt auf der Ahornsirupproduktion, aber viele dieser Produzenten sind auf den Herbsttourismus angewiesen, um ihr Produkt zu verkaufen. Die Blattsaison durchdringt das ganze Jahr über die lokale Wirtschaft „, sagt van den Berg. Das Vermont Department of Tourism bezifferte die Besucherausgaben während der letztjährigen Herbsttourismussaison auf 363 Millionen US-Dollar.
Und der Klimawandel kann nicht nur die Blätter, sondern auch die Baumarten der Wälder Neuenglands betreffen. „Wenn wir unsere Zuckerahorne oder unsere roten Ahorne (an den Klimawandel) verlieren“, fragt van den Berg, „was wird das mit unserer Herbstfarbe tun?“