看到秋色绚烂，很容易以为，从一树碧绿变成五色斑斓，势必要花费树木极大的能量。殊不知，树叶在秋天变色，恰是树木节省能量的手段。
树叶呈绿色盖因内含有叶绿素，其功用在于收集阳光的能量。除绿光以外的全部可见光都被叶绿素吸收了，唯有绿光能反射进人的眼中，所以叶子呈现出绿色。在生长季，光照时间充足，叶绿素干劲十足，将光能转化成糖分子，或储存能量以备后用，或根据需要转成其他分子。而早秋来临日照逐渐缩短后，树木能量收支的天平起了变化，从太阳吸收的能量日减，已不足以抵消维持精妙光化学反应所要消耗的能量，为了节约资源，树木开启了落叶程序。
随着落叶程序的启动，叶绿素分子被运返回树干，它们含有宝贵的氮，值得储备起来以资来年春天继续使用。叶绿素撤退了，叶子中的其他物质却还在坚守，它们主要是类胡萝卜素，为一系列结构相似的物质，尤以胡萝卜素和叶黄素最为重要。顾名思义，胡萝卜素呈橘黄色；叶黄素为黄色，与南瓜的颜色相似。在叶绿素消退之后，它们得以一显真容，改变了树叶的颜色。
以上解释足以覆盖橘色和黄色的秋叶，那么北美洲令游者流连的火红的枫叶又作何解释呢？叶片中的红色得自名为花青素的一组化学物质，根据酸性的不同，它们呈现从红到紫不同的色调。比如，甜菜、葡萄、李子的颜色都是由花青素产生的。我们感兴趣的是：花青素是怎样起作用的？
骄阳夏日，叶子中尚无花青素，唯有当叶子在为过冬做调整时，树木才开始生产花青素。这点不同于胡萝卜素和叶黄素，这两种成分一直留在叶子中。那么，树木为何在资源日趋匮乏之时费力生产新的物质呢？这正是花青素的神秘所在，引来了许多有趣的猜测。
有推测认为：这样做可以保护叶子免受阳光伤害。这理由乍听起来颇有悖常识：毕竟，收集阳光为叶子的第一要务，何以在阳光日减的时候却需要变换颜色提供保护呢？其实，一旦阳光的总量超过了叶子光合作用的处理能力，就会损伤叶片，这在营养匮乏或是低温的条件下，比如秋季，就容易发生。此时，叶子内部的结构正逐渐瓦解，假使赶上秋日偶然出现的骄阳，就会给树木造成很大的损伤。于是叶子中的花青素正好派上了用场，帮助树木吸收更多的阳光。
有些间接的证据支持上述观点。例如，叶子朝阳的一面往往颜色更红；树上朝南的叶子也比朝北的更红。而且越往北，枫树的叶子越红，正好对应了纬度越高，气候越冷，树木受到的环境压力越大。如果这些观察属实，说明树木有一种不可思议的调节能力，既能获得充足的阳光，又不至于一下子得到太多。
关于树木为何产生花青素，另有一种猜测则更令科学家感兴趣，这可能是因为它涉及了生物博弈理论的核心问题——生物竞争的机制与策略。有人认为，叶子变红是为了对抗可能在上面产卵的昆虫。比如，蚜虫在秋季会将卵产在树皮的缝隙里，并等到来年春天孵化。一些科学家推测，那些有能力产生驱虫毒素的树木会改变其叶子的颜色，事先警告昆虫到别处去产卵。
表面上看蚜虫也确实倾向绿色的树，但红叶树木对蚜虫的后代也并非特别不利。有人设计了一个实验，用来比较野生与栽培的苹果树。人工栽培的苹果树多会选择果实丰富且质量好的品种，往往并不在意树叶的颜色或者是否抗虫。假如红色的叶子可以警示蚜虫的话，那么不使用杀虫剂的野生苹果树，为了抗拒蚜虫其叶子理应更红一些。相反，如果树叶的颜色没有警告作用，那么野生与栽培的果树，在树叶颜色、蚜虫活跃程度上应该没有明显的区别。
实验的结果表明，那些红叶子的果树蚜虫数量明显地少，同时，与栽培果树相比，野生苹果树拥有红色叶子的比例要高得多。而且，那些产在红叶果树上的蚜虫卵，其成活率比绿叶或黄叶果树要小大约一半。
不过很遗憾，一项精巧的实验并不足以确认一个理论。随后的发现甚至还动摇了上述推测的基础，因为人们发现，蚜虫的眼睛并不能感应红色。不过，也许蚜虫还是能够区分不同颜色的差别；也许红色本身并不起警示昆虫的作用，但它能遮盖叶绿素消退之后日渐显眼的黄色，而黄色却格外吸引各类昆虫，当然也包括蚜虫。所以，红色虽不是禁行的红灯，但它掩盖了黄色亮起的“绿灯”，因而达到了同样的驱虫效果。
