Отчего осенью у многих растений листья желтеют и опадают?

По сравнению с животными, получающими нужные для жизни вещества и энергию из потребляемой ими пищи, обыкновенные растения потребляют 3 раздельных потока веществ и энергии:  минеральные вещества и воду , поступающие через корни; углекислый газ, необходимый для синтеза своей массы, поступающий извне через листья; энергию,  усваиваемую листьями из потоков падающего на них солнечного света.

 Поглощение световой энергии реально только за счёт её контакта с окрашенными веществами  в ходе фотосинтеза. Известно, что основной фотосинтезирующий пигмент  растений-хлорофилл- придает растениям зелёный цвет. Для фотосинтеза различных групп веществ (углеводов, белков) хлорофилл поглощает синюю и красную составляющие солнечного спектра, не замечая зелёную как "ненужную" .

Остальная группа пигментов (жёлтого, оранжевого,   красного, фиолетового и синего цветов) присутствует в листе растения в малом количестве. Увидеть их можно в выращенных без света и из-за этого не имеющих хлорофилла растениях или их частях - к примеру, в прорастающих в темноте побегах картофеля. Ответственные за поглощение частей светового спектра  группы молекул хлорофилла очень "нежны": легкое химическое/физическое воздействие может их достаточно запросто разрушить. Данный процесс отлично заметен при приготовлении пищи, когда зелень, например, ошпаривают, жарят.

С  листвой осенью происходит следующее.  Готовясь к периоду зимней спячки, растения по максимуму избавляют биомассу листьев от всех  полезных веществ  и прекращают синтез хлорофилла. Остаточное их количество в листе уменьшается настолько, что уже не может замаскировать присутствие прочих, более стабильных красящих пигментов и собственный цвет клеточных стенок . Потому увядающий лист приобретает тот цветовой оттенок, который ему обеспечивают оставшиеся в листовой пластинке красители, причём соответственно их  концентрации - и именно из-за этого осенний лес окрашивается в такие  разные и яркие тона.

А растение "узнаёт" о наступлении осени благодаря "внутренним часам". 

Наиболее важным фактором запуска жизни или  покоя оказывается относительная (как доля от всего суточного цикла) и абсолютная (в часах) длительность светового дня . Помимо изменений биохимических процессов, у листопадных деревьев в основании листа запускается рост клеток пробкового слоя, который со временем прерывает связь между листом и деревом -так лист и опадает.