Früherer Frühlingsbeginn und wärmerer Herbst vergrößern die Diskrepanz zwischen Blattfärbung und Ende der Photosynthese

Warum die Farbe der Herbstblätter eine Klimageschichte verbirgt

Viele Menschen beurteilen die wechselnden Jahreszeiten nach dem leuchtenden Grün des Frühlings und den feurigen Rot- und Goldtönen des Herbstes. Satellitendaten zeigen jedoch, dass der Zeitpunkt der Blattfärbung nicht mehr einfach Auskunft darüber gibt, wie aktiv Wälder Kohlendioxid aus der Luft aufnehmen. Diese Studie zeigt, dass mit früherem Frühlingsbeginn und wärmeren Herbsten die Bäume oft lange grün bleiben, obwohl sie weitgehend aufgehört haben zu photosynthetisieren — mit wichtigen Folgen dafür, wie viel Kohlenstoff nördliche Ökosysteme in einer wärmer werdenden Welt binden können.

Zwei verschiedene Uhren im selben Blatt

Blätter folgen mindestens zwei getrennten saisonalen Zeitplänen. Einer steuert ihre Farbe und verwandelt grüne Kronen in Herbstgelb und -rot, wenn das Chlorophyll abgebaut wird. Der andere steuert die Photosynthese, den Prozess, mit dem Pflanzen Sonnenlicht nutzen, um Kohlendioxid in Zucker umzuwandeln. Mit zwei Arten von Satellitenmessungen über nördliche Landgebiete von 2001 bis 2021 — einer, die die Grünheit misst, und einer anderen, die ein schwaches Leuchten erfasst, das direkt mit der Photosynthese verknüpft ist — verglichen die Autorinnen und Autoren, wann Blätter ihre Farbe ändern und wann die Photosynthese faktisch stoppt. Im Durchschnitt fanden sie heraus, dass der Verlust der photosynthetischen Aktivität meist zuerst eintritt, während die auffällige Blattfärbung später folgt.

Eine wachsende Lücke zwischen Grünsein und Arbeiten

In Wäldern, Grasländern und Tundra nördlich von 30° Breite endete die Photosynthese in der Regel mehrere Wochen vor dem Höhepunkt der Blattfärbung, und diese Lücke ist stetig gewachsen. An den meisten Orten verschob sich das herbstliche Datum, gemessen an der Grünheit, in den späteren Jahresverlauf, während das auf Photosynthese basierende Datum früher eintrat oder sich kaum änderte. Wälder zeigten die größte Unstimmigkeit, die Tundra die kleinste. Indem die Forschenden die Saison in Beginn, Mittsaison-Höhepunkt und Ende unterteilten, zeigten sie, dass die sich verlängernde Verzögerung der Blattfärbung und das leichte Vorziehen des photosynthetischen Abschaltens zusammen diese wachsende Diskrepanz erklären.

Wie frühere Frühlinge den Herbst umformen

Die Studie fragte anschließend, was diese zeitlichen Verschiebungen antreibt. Ein entscheidender Faktor ist, dass der Frühling in vielen nördlichen Regionen inzwischen tendenziell früher beginnt. Ein früheres Blattaufspringen bedeutet, dass Pflanzen früher zu wachsen beginnen und Kohlenstoff aufnehmen. Strukturgleichungsmodelle — statistische Werkzeuge, die direkte und indirekte Effekte auseinanderhalten — deuten darauf hin, dass dieser frühe Start den gesamten Wachstumskreislauf nach vorn verschiebt. Pflanzen erreichen ihre Spitzenaktivität früher und neigen insbesondere bei der Photosynthese auch dazu, früher herunterzufahren. Dieser „Carryover“ vom Frühling zum Herbst war für das Photosynthese-Signal deutlich stärker als für das Grünheits-Signal und hilft zu erklären, weshalb die Photosynthese nun früher endet im Verhältnis zur sichtbaren Blattfärbung.

Warme Herbste halten Blätter, nicht aber die Photosynthese am Laufen

Herbstliche Erwärmung erwies sich als der andere Hauptfaktor. Höhere Herbsttemperaturen verzögerten allgemein sowohl die Blattfärbung als auch das Abklingen der Photosynthese, doch die Verzögerung war für die sichtbare Farbveränderung etwas stärker. Zu Beginn der Seneszenz verlangsamten höhere Herbsttemperaturen eindeutig den Verlust der Grünheit, während Tageslänge und andere Einschränkungen die Photosynthese weiterhin nach unten drückten. Später im Herbst beeinflussten warme Bedingungen beide Prozesse ausgeglichener, doch insgesamt dehnten sie den Zeitraum, in dem Bäume grün aussehen, aber nur noch schwach photosynthetisieren. Andere Faktoren wie Niederschlag, Sonneneinstrahlung und Kohlendioxidniveaus spielten kleinere oder regionsspezifischere Rollen.

Was das für Wälder und Klima bedeutet

Für einen beiläufigen Betrachter könnte eine längere grüne Saison darauf hindeuten, dass Wälder länger Kohlenstoff aufnehmen. Diese Arbeit warnt vor dieser Annahme. Die wachsende Diskrepanz zwischen Blattfarbe und photosynthetischer Aktivität bedeutet, dass Bäume in den späten Herbstwochen mehr Zeit mit Atmung — also CO₂‑Freisetzung — verbringen könnten, ohne dass die Photosynthese dies ausgleicht. Das könnte die Netto-Kohlenstoffsenke nördlicher Ökosysteme verringern, selbst wenn sie über das Jahr hinweg insgesamt mehr Kohlenstoff aufnehmen als freisetzen. Für Wissenschaftler und Forstmanager ist die Botschaft klar: Sich allein auf die Grünheit zur Bestimmung der Vegetationsperiode zu verlassen, kann irreführend sein. Direkte Messungen der Photosynthese sind erforderlich, um zu verstehen, wie der Klimawandel die tatsächlich produktive Saison der Wälder weltweit verändert.

Zitation: Yu, H., Mo, Z., Tan, T. et al. Earlier spring onset and autumn warming increase the discrepancy between leaf coloration and photosynthetic cessation. Commun Earth Environ 7, 199 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03239-y

Schlüsselwörter: Herbst-Phänologie, Photosynthese, Klimawandel, Wald-Kohlenstoffkreislauf, Fernerkundung