樹葉顏色的變化是由葉綠素（chlorophyll）等色素的存在與否所決定的。
綠色的樹葉主要是因為葉綠素這一色素的存在。葉綠素是進行光合作用的關鍵物質，它能夠吸收光能并將其轉化為植物所需的能量。葉綠素吸收藍色和紅色光譜的光線，但對綠色光線較不敏感，因此我們看到的樹葉呈現出綠色。
在某些情況下，樹葉的顏色會變為紅色、橙色或黃色。這是因為在秋季或其他特定條件下，樹木會停止產生葉綠素，并開始分解已有的葉綠素。這時，其他色素例如類胡蘿卜素（carotenoids）和花青素（anthocyanins）會顯露出來。
類胡蘿卜素是一種橙色或黃色的色素，它們在葉綠素衰退后仍然存在于葉片中，使得樹葉呈現出橙色或黃色。
花青素是一種紫紅色的色素，它們通常在秋季產生。花青素可以防止葉子過度損傷，同時也可能有吸引昆蟲傳播種子的作用。在秋天，花青素積累并覆蓋住綠色葉綠素，使樹葉呈現出紅色、橙色或紫色等。
葉綠素和其他色素的存在與否以及相對豐度的變化是導致樹葉顏色變化的原因。
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