Fotosinteza este un proces in doua etape care are loc in interiorul cloroplastelor, organite sau structuri microscopice din peretii celulelor plantelor. Prima faza este dependenta de lumina. Cea de-a doua faza, sau ciclul Calvin, este independenta de lumina. In timpul primei faze, absorbtia luminii creeaza doua molecule de coenzime chimice, NADPH si ATP. In timpul celei de-a doua, aceasta utilizeaza energia acestora pentru a produce glucoza, zaharul de care plantele au nevoie pentru a supravietui.
Pentru a creste, a inflori, a produce fructe si a depune seminte, o planta fotosintetica trebuie sa se hraneasca in mod continuu prin acest proces. Dar, pe masura ce sezonul de crestere se apropie de sfarsit in cazul speciilor de foioase, nevoia de hrana scade.
Odata cu apropierea toamnei, zilele devin mai scurte. Pe masura ce noptile se prelungesc si se racesc, frunzele absorb mai putine substante nutritive, iar productia de clorofila incetineste.
Pe masura ce productia de hrana incetineste, plantele absorb clorofila ramasa. Treptat, culoarea verde dezvaluie pigmentii care erau mascati de prezenta clorofilei, inclusiv taninurile brune, carotenoidele portocalii, xantofilele galbene si antocianii rosii. Acesti pigmenti se dezvaluie pentru a produce un spectacol glorios de sfarsit de sezon.
Pe langa reducerea productiei de clorofila si schimbarea culorilor, o planta cu frunze caduce se pregateste sa-si lase frunzele pentru a intra in repaus pe timp de iarna. Pentru a face acest lucru, ea creste celule noi in punctul in care petiolul sau tulpina se va separa de ramura principala. Acestea formeaza un strat sau o zona de abscizie.
Celulele blocheaza nervurile frunzelor, determinandu-le sa retina zaharul si sa produca antociani, pigmentii rosii. Cand stratul de abscizie este complet, frunza este izolata de ramura si este gata sa cada.
Teorii luate in considerare
In 2001, biologii evolutionisti W. D. Hamilton si S. P. Brown au sugerat ca frunzele de toamna ar putea fi un "semnal de handicap" care avertizeaza insectele cu privire la continutul chimic toxic si actioneaza ca un factor de descurajare.
Este denumit handicap, deoarece este un mecanism de aparare "onest" sau nedeghizat, care vine cu un cost pentru copac - o reducere a clorofilei in schimbul unor culori stralucitoare, care descurajeaza insectele.
