秋天来临之际，许多木本植物的叶子纷纷变成红色、黄色或者橙色。尤其在暖温带落叶阔叶林中，大面积不同种的落叶性乔木由于变色时间、变色程度不一致，使整片林子呈现出多种多样的色彩。

不仅仅局限于温带，在亚热带甚至热带，也存在着季节性落叶的树木。

据保守统计，全球范围内有超过600种植物会参与这场秋季的变装，包括在北美常见的各种枫树、在欧洲常见的几种温带栎属乔木，它们都是由一些常绿木本植物演化而来的。

那这些乔木为何要选择在秋天落叶呢?

落叶是为了开源节流

一般认为，落叶是乔木对所处环境气候的季节变换做出的响应。

气候适宜时，叶子可以通过光合作用吸收光能，把二氧化碳和水合成树木生长所需的有机物，同时释放氧气。但随着秋天到来，气温开始降低，降雨开始变少，日照时间也开始变短。

叶片没有枝干那样逐年加厚的树皮用来保暖，也不像根可以埋在土里御寒，为了接收光照而变得宽大的叶面，反而会让叶片面对寒冷无所适从。在气温低于零摄氏度时，叶片还会面临冻伤的风险。

同时，由于气温变低与降水减少，根从土中吸取水分也变得困难，而叶片上密布的气孔会随着呼吸作用而损耗大量的水分。

因此，树木为了开源节流，选择在气候条件不利的时候舍弃叶子。

变色是树木的生存策略

在感应到长期低温后，树木开始准备落叶，但是在这之前需要对叶子中的营养物质进行回收，尤其是叶片中的叶绿素含有丰富的氮，这对树木来说是紧俏的营养元素。

这场缓慢的回收之旅会将叶绿素降解殆尽，同时叶子中的蛋白质也会被回收近三分之二。随着叶绿素的降解，叶子中的类胡萝卜素开始充当起这个调色盘的主角，使叶片呈现出从橙色到金黄色的变化。

类胡萝卜素是一种辅助光合色素，在叶绿素被降解回收的阶段，类胡萝卜素充当起保护者的角色，防止叶片因无法进行光合作用而被光灼伤。因为秋高气爽的天气里，少了云层的遮挡，光照强度反而增强了。

我们观赏到的秋叶还有很多是以红色为主调，这是因为很多叶子中还含有 二类色素物质——花青素。

秋叶中花青素与类胡萝卜素两类色素搭配起来，使得秋叶呈现出五光十色的变化，从黄到紫到红到棕，再加上森林中不同落叶树对秋季响应的时间不同，使得典型的温带落叶林在秋季时会变幻出万紫千红的颜色。

有意思的是，花青素并不是原本就存在于绿叶之中的，它不是光合色素，而是叶片在落叶过程中主动生产的。

花青素或起到防御虫害作用

花朵中产生的花青素主要用于吸引昆虫过来访问，那么在行将就木的叶子中产生花青素是什么目的呢?

一种解释是花青素被植物用来应对环境胁迫。这种水溶性的色素，不仅能过滤紫外光，防止光损伤，还能溶解在细胞中，增强细胞的渗透压，使植物能够应对秋季的干旱环境。

但这个理由还不够充分，因为应对胁迫环境，生产色素其实并不是 经济的解决方法。

另一种解释是，产生花青素是植物的利用色彩防虫的一种策略，是在与动物协同进化中衍生的做法。

比如有观点认为，秋季大面积的蚜虫迁移到树上越冬，在来年春天绿叶产生时，会对植物造成毁灭性的打击。但是在大多数昆虫的眼中，红色是不可见的，红色的叶子在它们看来是黑色的，这样一来，秋叶转变为红色，会让昆虫误以为这种叶子没有太大的利用价值。也就是说，秋叶转红能够蒙蔽敌人，进而起到防御侵害的效果。

巧合的是，许多刚萌生的新叶也是红色的，这些容易被啃食的幼叶也能依靠红色将自己保护起来。

秋叶还能让原本在绿叶之中伪装的、以植物为食的各类昆虫暴露，因为许多植食性昆虫都是绿色的，变色的叶子会让它们变得显眼起来，从而被昆虫的天敌发现并捕食，减少树木上藏着的各类有害食客，让树木可以安全过冬。

还有假说认为，秋叶可以充当果实的旗帜，秋季也是果实成熟的季节，同果实颜色一致的红叶更容易吸引鸟类等种子散布者的注意，从而助力果实种子的散布。