Jesień oferuje wytchnienie od długotrwałego upału, przyroda powoli przechodzi w stan spoczynku. Zwierzęta przygotowują się do zimy, nabierając masy czy zbierając zapasy, a rośliny zatrzymują procesy fizjologiczne. To spowolnienie jest podstawą przeżycia niekorzystnego okresu, częścią nieustającego cyklu życia.
Przemiana zaczyna się wraz z końcem lata. Liście drzew, wcześniej soczyście zielone, zaczynają żółknąć, czerwienieć, a w końcu brązowieć. Na przełomie października i listopada przeobrażone liście swobodnie opadają na ziemię, by powoli rozkładać się i przemieniać w próchnicę. Tym samym wracają do obiegu materii.
Drzewa, podobnie jak większość roślin, wykorzystują zielony pigment, zwany chlorofilem, do fotosyntezy – czyli produkcji cukrów dzięki energii słonecznej, przy wykorzystaniu wody i nieorganicznych związków. To właśnie daje drzewom energię, której potrzebują do życia i wzrostu.
Liście stanowią centrum tego procesu. Powierzchnia blaszki liściowej to obszar przypominający olbrzymi organ czy panel fotowoltaiczny. Im większy obszar produkcyjny, tym wydajniejszy proces. Gdy jednak nadchodzi jesień, drzewo musi zabezpieczyć się przed mrozem – woda, obecna w liściach, pod wpływem niskiej temperatury by zamarzała, a tworzące się kryształki rozsadzałyby tkanki od wewnątrz. Należy zatem spowolnić procesy życiowe, zatrzymać transport wody z korzeni do korony i odzyskać jak najwięcej cennych substancji odżywczych na chude zimowe czasy.
Liście, poza chlorofilem, który jest na bieżąco produkowany przez cały sezon wegetacyjny, kryją również wiele innych substancji. Niektóre są wykorzystywane w fotosyntezie, a część powstaje jako produkty uboczne tego procesu, na przykład tlen. Kiedy produkcja chlorofilu spowalnia, wówczas inne barwniki obecne w liściach, dotąd zdominowane przez chlorofil, mają szansę się ujawnić. Należą do nich między innymi żółte ksantofile, pomarańczowe karoteny i czerwone antocyjany. Stopień zmieszania tych związków, a tym samym odcień żółtego lub czerwonego zabarwienia liści różni się w zależności od gatunku drzewa czy krzewu.
Czerwone i fioletowe antocyjany chronią liść przed niską temperaturą oraz odstraszają szkodniki takie jak mszyce.
Sygnałem do przechodzenia w tryb jesienny jest połączenie coraz krótszych dni z coraz niższą temperaturą w nocy. W miarę skracania się dni ilość cukru powstałego podczas fotosyntezy spada, a hormony w roślinie wywołują proces prowadzący do zmiany barwy i zrzucania liści. Przyspieszają to zimne noce. Niższe temperatury oddziałują również na związki pozostałe w liściu, szybciej je rozkładając.
Ciepłe i suche lato, po którym następują chłodniejsze noce, to najlepsza kombinacja, byśmy dłużej cieszyli się kolorowymi drzewami. Natomiast w czasie deszczowej jesień liście brązowieją jeszcze na drzewie i znacznie szybciej opadają. Co oznacza, że do głosu dochodzi kolejny proces chemiczny zachodzący w drzewie.
Gdy przechodzi ono w stan uśpienia, związek zwany kwasem abscysynowym powoduje powstanie tkanki odcinającej u podstawy liści. Zmniejsza to dopływ wody do nich i zatrzymuje pozostałe w nich związki chemiczne. Związki rozkładają się stopniowo, a kolor każdego liścia zmienia się, zanim spadnie na ziemię. Ponieważ proces rozkładu jest sukcesywny, drzewo będzie miało liście o wielu odcieniach.
Opadłe liście tworzą ściółkę, a po rozkładzie – próchnicę. Kilkucentymetrowa warstwa zbutwiałych liści zatrzymuje wodę, jesienią sprzyja rozwojowi grzybów, daje miejsce do zimowania owadom, a wiosną ułatwi wzrost roślin, które pojawią się w leśnym runie wraz z ciepłymi promieniami słońca.
