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秋天時樹葉之所以轉為火紅，是樹木為了在過冬前，從樹葉和泥土中存取養分。土壤品質愈差，樹木愈努力從樹葉中吸取養分，葉片的顏色也愈紅。在調查氾濫平原和鄰近丘陵地的樹木之後，北卡羅萊納大學夏律蒂分校的愛蜜麗‧哈賓克做了上述結論。丘陵地的土壤營養成分較低，樹葉鮮紅；氾濫平原上的土壤肥沃，秋天的樹葉維持黃色。「簡單地說，樹葉愈紅，回收愈多營養，」哈賓克解釋。
科學家其實並不完全了解樹葉顏色變化的原因。秋日來臨時，樹葉中的葉綠素開始分解，營養素重新分配到樹根和樹幹上，上述情形會持續到陽光稀薄的冬日。
有些樹葉變黃，是因為失去了葉綠素，因而露出原本一直存在的黃色類胡蘿蔔素，但樹葉變紅則是因為花青素色素。樹木為什麼花費精力改變葉片顏色以過冬，目前仍引發科學家廣泛討論。有些研究人員認為色素能抗氧化，幫助樹木對抗嚴苛環境。其他人表示此舉能吸引鳥類，幫助分散果實。也有人提出葉片變色會增加溫度，讓樹木在低溫下保護自己。
有些人觀察到，秋天晴朗而寒冷時，樹葉變得比較紅。現任蒙大拿州立大學的威廉‧何其認為色素有助遮陽，延長樹葉在樹上的時間，以吸取更多營養。而葉綠素的分解使光合作用更加困難，樹葉容易受到陽光傷害。受損的樹葉會較快落下，因此減少樹木營養的消耗。
何其研究某些無法製造花青素的突變樹木，發現當它們暴露在明亮的光線和寒冷的溫度中，樹葉落下時還是綠色的，同時，突變樹種儲存過冬養分的效率較低。哈賓克在夏律蒂針對楓樹、楓香的研究也支持這個論點。丘陵地區的土壤中沒有太多養分，樹葉顏色比氾濫平原的樹木更紅。
「生長於土壤貧瘠的植物需要更注意保留原有養分，」何其說，「所以，樹葉會轉紅，避免過早落葉。」現在，哈賓克的指導教授瑪莎‧艾皮斯想利用衛星數據調查較廣闊的地區，以確認樹木的顏色和土壤種類是否有較大的關聯。
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