Normalmente, debido a que el contenido de clorofila es mucho mayor que el de los carotenoides, no se puede mostrar el color amarillo anaranjado de los carotenoides. Cuando llega el otoño, esta situación cambia.
La inducción de estos fenómenos está relacionada con la disminución de la temperatura y el acortamiento del periodo de luz diario. Este cambio en el fotoperiodo hace que las hojas sinteticen una hormona vegetal llamada "ácido abscísico". El ácido abscísico no provoca directamente la defoliación (la causa directa de la defoliación es el etileno. Promueve que las hojas entren en un estado de resistencia al estrés para luchar contra un entorno adverso).
Cuando la tasa de actividad fisiológica disminuye, el equilibrio síntesis-descomposición de la clorofila se rompe y la tasa de síntesis de clorofila no puede ir por detrás de la tasa de descomposición, lo que en última instancia conduce a una disminución del contenido de clorofila en las hojas. Los carotenoides más estables dominan gradualmente las hojas, razón por la cual las hojas de otoño aparecen amarillas.
A medida que disminuye la actividad fisiológica de las hojas, también disminuye gradualmente la capacidad de las hojas para absorber la energía luminosa. Aunque la energía de la luz rojo-naranja no es tan fuerte como la de la luz azul-violeta, si excede la capacidad de absorción de la clorofila, el exceso de energía luminosa seguirá dañando las hojas. Los carotenoides pueden absorber la luz azul-violeta y así proteger las hojas. Después del otoño, las hojas necesitan un tipo de sustancia que pueda absorber la luz rojo-naranja. Este tipo de sustancia son las antocianinas.
Las antocianinas son glucósidos formados por la combinación de antocianinas y azúcares. Debido a que las antocianinas están unidas a moléculas de azúcar, su solubilidad en agua aumenta. Por lo tanto, las antocianinas en las plantas tienden a aparecer rojas en ambientes ácidos. El líquido celular de las vacuolas de las células de las hojas resulta ser ligeramente ácido. Por lo tanto, en las hojas, las antocianinas existen principalmente en forma roja y son responsables de absorber el exceso de luz rojo-naranja. De aquí proceden las hojas rojas del otoño. De hecho, muchas de las hojas nuevas que acaban de brotar en primavera también son rojas. En realidad, este es el mismo principio que se utiliza para proteger las hojas jóvenes.
La síntesis masiva de antocianinas es en realidad una respuesta al frío. Las señales de frío pueden estimular a las plantas a aumentar la concentración de azúcar en sus fluidos celulares, reduciendo así el punto de congelación de los fluidos celulares para evitar daños a las células causados por cristales de hielo en los fluidos celulares cuando las plantas son atacadas por temperaturas bajo cero (como las heladas). ). Estos azúcares se combinan principalmente con antocianinas para formar antocianinas. También se detectaron aumentos en los niveles de azúcar soluble en hojas de plantas cuyas hojas no se volvieron rojas a finales de otoño. La razón por la que no muestran un color rojo se debe a una síntesis insuficiente de antocianinas. En términos generales, los árboles de hojas rojas suelen perder sus hojas más tarde que los árboles de hojas amarillas, y después de las heladas, las hojas aparecerán más rojas. Se puede decir que las hojas rojas, preciosas como las flores primaverales, son los regalos que trae el frío.