Liście jesienią żółkną nie dlatego, że schną lub mają mało wody. Powód jest zupełnie inny. Jednak zacząć trzeba od pytania, dlaczego liście najpierw są zielone.

Liście zawierają chlorofil, który nadaje im zielony kolor. Jest to związek, dzięki któremu rośliny, pod wpływem światła słonecznego, mogą przeprowadzić proces fotosyntezy. W dużym uproszczeniu w trakcie tego procesu z wody, światła i dwutlenku węgla powstają cukry oraz tlen. Ale skąd żółty kolor?

W ciągu roku, ilość dwutlenku węgla i wody utrzymuje się mniej więcej na tym samym poziomie. Inaczej jest ze światłem. Jesienią jest go coraz mniej, wtedy rośliny kończą produkcję chlorofilu.

Można pomyśleć, że wraz z zanikiem barwnika, liście staną się przezroczyste lub szare. Tak się nie dzieje gdyż chlorofil nie jest jedynym barwnikiem w liściach. Podczas gdy ilość barwnika zielonego spada, „do głosu” dochodzą inne. Jesienią liście stają się żółte, nie dlatego, że przysychają ale dlatego, że są w nich barwniki z grupy karotenoidów, dokładnie te same, które barwią marchew czy pomarańcze.

Jak łatwo zauważyć jesień nie jeden ma kolor. Wszystko zależy od temperatury, gatunku rośliny i nasłonecznienia miejsca, w którym rośnie. Są barwniki charakterystyczne dla jednego gatunku roślin, inne pojawiają się w mniejszej lub większej ilości we wszystkich roślinach. I właśnie dlatego liście wiszące na dwóch, rosnących obok siebie drzewach mogą mieć inny odcień.

Ale po co drzewom jaskrawy złoty kolor? Rewolucja przyszła w XX wieku kiedy sprawą zajął się William Hamilton. Trzynaście lat temu naukowiec oznajmił, że jesienne kolor mają odstraszać szkodniki. Jego dowód w postaci matematycznego dowodu ukazał się na łamach brytyjskiego pisma naukowego Proceeding of Royal Society rok później, już po śmieci naukowca.

Hipoteza Hamiltona wywołała rewolucję wśród botaników i ewolucjonistów. Jej zwolennicy znajdowali coraz to nowe fakty na jej popracie. Odkryli, że drzewa o najbardziej intensywnych kolorach jesienią były zdrowsze wiosną. Miało to oznaczać jedno: drzewa skuteczniej odstraszały owady.

W trakcie dyskusji odkryto inną tezę, według której żółte i czerwone barwniki spełniają taką samą funkcję jak kremy z filtrem używane latem. Mają chronić przed promieniami słońca, gdyż rośliny również nie lubią zbyt intensywnego światła. 

Jeśli promieniowanie jest zbyt duże drzewa nie mogą go w pełni wykorzystać do produkcji cukrów a wtedy tworzą się wolne rodniki tlenowe, które niszczą tkanki i komórki.

Karotenoidy spełniają podwójną rolę. Przechowują nadmierne ilości światła i wychwytują wolne rodniki. Te zdolności są szczególnie przydatne jesienią, kiedy chlorofilu ubywa a roślina nie jest w stanie wykorzystać w pełni ostatnich promieni słońca.

Naukowcy nie są do dziś zgodni, która z hipotez jest prawdziwa. Czy barwy jesieni chronią przed słońcem, czy odstraszają?