Quelques notions de botanique viennent expliquer ce phénomène annuel... La feuille est un capteur solaire. Les arbres transforment la lumière du soleil en énergie et en nutriments, par un mécanisme appelé photosynthèse. En automne, l’ensoleillement diminue : l'arbre se met alors au repos et va vivre au ralenti. Quand les températures chutent, la sève ne circule plus. La feuille de l’arbre se dessèche, devient fragile et tombe. L’arbre, lui, ne meurt pas : le tronc protégé par l’écorce et les racines enfoncées dans la terre ne craignent pas la rigueur de l’hiver.

Certains arbres perdent leurs feuilles, comme les hêtres et les chênes (hormis le chêne vert). D’autres les conservent. C'est le cas des résineux, comme le pin ou le sapin. Leurs feuilles sont des aiguilles plus robustes que les grandes et fines feuilles des feuillus. Elles transpirent très peu et possèdent une couche de cire qui les enrobe pour les protéger du froid. Elles se renouvellent tout au long de l'année. Toutefois, il existe trois exceptions chez les conifères : le mélèze, le cyprès chauve et le métaséquoia perdent leurs aiguilles tous les ans ou tous les deux ans.

Concrètement, comment se passe le processus automnal ? La fête des couleurs débute par la cime des arbres. La vitesse à laquelle circule la sève diminue à mesure que les jours raccourcissent, ce qui touche en premier les parties les plus hautes de l’arbre. La chlorophylle, contenue dans les feuilles qui leur donne leur couleur verte, a besoin de beaucoup de lumière pour être efficace. Elle disparaît alors lorsque la lumière des jours réduit. La photosynthèse est ralentie, la chlorophylle quitte les feuilles vers le tronc, les autres pigments contenus dans les feuilles prennent le dessus : le rouge, le jaune peuvent s'exprimer !

À la fin de leur cycle, une fois les nutriments de la feuille récupérés par l’arbre, un pétiole (sorte de bouchon) se forme à la base de la tige de la feuille, empêchant le passage de la sève. Ce qui dessèche la feuille qui tombe et s’accumule au sol. Les feuilles mortes tombées au sol ne sont pas perdues pour l’arbre : elles forment un manteau qui protège les racines contre le gel et conserve l’humidité. À l’aide des insectes et des champignons, les feuilles enrichissent le sol, se transforment en humus, qui viendra nourrir les racines des arbres.

L’intensité des couleurs de l’arbre va varier selon l’essence, la température, la santé de l’arbre et l’acidité du sol. Les feuilles du hêtre ne se colorent pas beaucoup à l’automne : elles brunissent. Certains arbustes, comme le lilas, ont des feuilles qui restent vertes jusqu’à leur chute. Les arbres les plus spectaculaires ont des couleurs flamboyantes : l’érable à sucre et l’érable rouge deviennent rouge-orangé, l’orme et le bouleau prennent une couleur d'or.

Au début de l’automne, l’arbre ne produit plus de cellules de bois, il économise son énergie. Il se prépare à l’arrivée de l’hiver, en faisant redescendre sa sève et en limitant sa croissance. Durant l’hiver, l’arbre sera en période de dormance jusqu’au retour de températures plus clémentes.

Dans le même temps, l'arbre se prépare déjà à produire de nouvelles fleurs. Il prépare des "bourgeons floraux", qui donneront les futures fleurs du printemps suivant. L'automne est la saison idéale pour la récolte de semences de la majorité des essences forestières. Les graines sont cueillies afin de produire, en pépinière, de jeunes arbres appelés "semis", qui seront utilisés pour le reboisement des forêts futures, sur des sols appropriés.