Pra mim um dos eventos mais bacanas que acontecem nas árvores, além das mudanças que ocorrem durante as estações do ano, é a troca de cores das folhas no outono, ainda mais nos bonsai.

Na primavera e verão as árvores produzem muita energia no processo de fotossíntese, essa energia em forma de amido e açúcar é utilizada em seu metabolismo inclusive na produção de flores, frutos e muitas folhas. Já no outono, por conta principalmente das baixas temperaturas e da diminuição da duração dos dias, algumas árvores mudam sua estratégia para poupar energia, a fim de enfrentar os períodos mais difíceis que virão nas condições agressivas do inverno. Esta energia é reservada em sua estrutura de raízes, galhos e tronco e as folhas nesta parte do ano ganham papel menos importante.

As adaptações que cada espécie de árvore teve em seu ambiente natural proporcionam mudanças radicais na aparência das folhas das árvores.
Nas árvores chamadas Caducifólias, mais frequentes em climas temperados, simplesmente deixam cair suas folhas no outono e passam o inverno todo em hibernação. Neste processo acontecem fatores estéticos muito interessantes principalmente mudanças de cor em suas folhas.
As outras classes de árvores com folhas planas incluindo as Tropicais, Frutíferas e Floríferas também sentem a entrada do outono. Além de o frio provocar o fechamento dos vasos capilares que conduzem a seiva, a própria seiva perde fluidez. Somando-se a isto a diminuição da fotossíntese resulta por fim na desaceleração do metabolismo do vegetal e consequente inutilidade de um grande volume de folhas, aqui em Floripa não temos essa dormência total pois não chegamos a temperaturas tão baixas no inverno, mas diminui bem.

Estudio de bonsai de David Benavente

Até nos Pinheiros e na grande maioria das coníferas, que em suas regiões naturais enfrentam as piores condições climáticas do mundo, pode-se notar perda de folhas apesar destas possuir uma cera especial que evita o congelamento.

Entenda de forma mais científica:

O pigmento verde das folhas é a clorofila. A clorofila absorve a luz vermelha e azul da luz solar que cai sobre as folhas. Portanto, a luz refletida pelas folhas é diminuída em vermelho e azul e aparece verde. As moléculas de clorofila são grandes (C ₅₅ H ₇₀ MgN ₄ S ₆ ). Eles não são solúveis na solução aquosa que enche as células vegetais. Em vez disso, estão ligados às membranas das estruturas tipo disco, chamados de cloroplastos, para dentro das células. Os cloroplastos são o local da fotossíntese, o processo no qual a energia de luz é convertida em energia química. Nos cloroplastos, a luz absorvida pela clorofila fornece a energia utilizada pelas plantas para transformar o dióxido de carbono e água em oxigénio e hidratos de carbono, que têm uma fórmula geral deC _x (H ₂ O) _y .

Ginkgo biloba

Nesta transformação endotérmica, a energia da luz absorvida pela clorofila é convertida em energia química armazenada em hidratos de carbono (açúcares e amidos). Esta energia química impulsiona as reações bioquímicas que fazem com que as plantas a cresçam, floresçam e produzam sementes.

Carvalho

Clorofila não é um composto muito estável, a luz solar brilhante faz com que ela se decomponha. Para manter a quantidade de clorofila nas folhas, as plantas continuamente tem que sintetizá-la. A síntese de clorofila nas plantas requer a luz solar e temperaturas maiores, portanto durante o verão a clorofila é continuamente quebrada e regenerada nas folhas das árvores.

Outro pigmento encontrado nas folhas das plantas é muito caroteno. Caroteno absorve a luz azul-verde e azul. A luz refletida de caroteno aparece amarela. Caroteno também é uma molécula grande (C ₄₀ H ₃₆ ) contida nos cloroplastos de muitas plantas. Quando caroteno e clorofila ocorrem na mesma folha, juntos eles removem vermelho, azul e verde, e azul claro da luz solar que incide sobre a folha. A luz refletida pela folha verde aparece. Funções caroteno como um absorvedor de acessório. A energia da luz absorvida pelo caroteno é transferido para a clorofila, a qual utiliza a energia da fotossíntese. -Caroteno é um composto muito mais estável do que a clorofila, ele persiste em folhas, mesmo quando a clorofila desaparece, o caroteno restante da folha faz com que seja exibido amarelo.

Acer Palmatum

Um terceiro pigmento, ou uma classe de pigmentos, que ocorrem nas folhas são as antocianinas. Antocianinas absorver azul, azul-verde, e verde claro. Portanto, a luz refletida pelas folhas que contêm antocianinas aparece em vermelho. Ao contrário de clorofila e caroteno, antocianinas não estão ligadas a membranas celulares, mas são dissolvidos em citoplasma da célula.  A cor produzida por estes pigmentos é sensível ao pH do citoplasma da célula. Se a seiva é muito ácida, os pigmentos conferem uma cor vermelha brilhante, se a seiva é menos ácido, a sua cor é mais púrpura. Pigmentos antocianinas são responsáveis ​​pela pele vermelha de maçãs maduras e cor roxa das uvas maduras. As antocianinas são formadas através de uma reação entre os açúcares e certas proteínas no citoplasma da célula. Esta reação não ocorre até que a concentração de açúcar na seiva seja bastante elevada. A reação requer também luz, é por isso que muitas vezes aparecem maçãs vermelhas de um lado e verde do outro, o lado vermelho estava no sol, e do lado verde estava na sombra.

Os dias encurtam e noites frias do outono são gatilho de mudanças na árvore. Uma dessas mudanças é o crescimento de uma membrana entre o ramo e o caule da folha. Esta membrana interfira com o fluxo de nutrientes para a folha. Porque o fluxo de nutrientes é interrompido, a produção de clorofila nas folhas diminui, e a cor verde das folhas desaparece. Se a folha contém caroteno, assim como as folhas de bétula e nogueira, ele vai mudar de verde para amarelo brilhante. Em algumas árvores, como existe a concentração de açúcar no aumento da folha, o açúcar reage para formar as antocianinas. Estes pigmentos fazem que as folhas amareladas fiquem  vermelhas. Áceres vermelhos, carvalhos, produzem antocianinas em abundância e exibem os mais brilhantes vermelhos e roxos na paisagem de outono.

O alcance e a intensidade das cores do outono é muito influenciada pelo clima. Baixas temperaturas destroem clorofila, o sol brilhante também destrói a clorofila e aumenta a produção de antocianina. O tempo seco, aumentando a concentração de açúcar na seiva, também aumenta a quantidade de antocianina. Assim, os mais brilhantes cores do outono são produzidas quando dias secos e ensolarados são seguidos por noites frescas, secas.

Fontes de pesquisa:

Prof. Shakhashiri e bonsaikai