It is amazing that all of the beautiful colors of autumn leaves are the result of only 5 different pigment groups, plus the basic color of the materials that make up a leaf. But the various combinations of pigments, placed in different layers of the leaf in different concentrations and in different patterns visible on the surface of the leaf give us the wonderful variation in color we see.
The 5 pigment groups are:
The other color is the basic light brown of the other materials in the leaf. They are not normally visible, and become visible when the other pigments deteriorate.
It's amazing how God did it with only 6 pigments.
LEAF PIGMENTS |
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PIGMENT NAME |
CONCENTRATION | DISTRIBUTION IN LEAF |
PIGMENT PRESENT IN SUMMER |
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LOW | MED | HIGH | |||
CHLOROPHYLL |
__________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
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YES | |||
XANTHOPHYLL |
__________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
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YES | |||
CAROTENE |
__________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
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YES | |||
ANTHOCYANIN |
__________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
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NO | |||
TANNIN |
__________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
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NO | |||
CELLULOSE & OTHER |
__________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
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YES |
Many leaves have more than one pigment in them at the same time. Often they are in different layers. These produce not only colors not otherwise produced, but also multiple colors on the same leaf. The multiple colors can be a gradient of colors across the leaf, or a speckling of colors, or both.
Some individual leaves have various colors of green, yellow, amber, orange, and scarlet. They usually have chlorophyll in various amounts with carotene underneath. The various colors come from the amounts of chlorophyll and carotene.
Some individual leaves have various colors of green, brown, yellow and red. They usually have chlorophyll in various amounts with xanthophyll underneath and areas of anthocyanin on top. The chlorophyll and anthocyanin mix to make the brown. Xanthophyll and anthocyanin mix to make oranges and red.
Which pigments are above or below other pigments was determined by observing leaves with cracks in the upper surface. The lower pigment was seen alone through the cracks that divided the upper pigment into tiny regions visible with a magnifying glass.
In the chart below, there are two cells for each combination of colors. The one on the left shows the effect of a speckling of colors. Under each one is the effect of one pigment hiding under another. The one on the right shows the result of the colors mixing together in the leaf. If it still looks speckled on your monitor, squint or move away a few feet to see it.
Mid Level
Top Level |
None | Light Chlorophyll |
Xanthophyll | Carotene | Anthocyanin | Tannin | Cellulose | |||||||||||
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Low | Med | High | ||||||||||||||||
Heavy Chlorophyll |
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Light Chlorophyll |
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Xanthophyll |
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Carotene X-Low |
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Carotene Low |
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Carotene Med-Low |
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Carotene Med |
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Carotene Med-High |
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Carotene High |
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Anthocyanin |
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Tannin |
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None (Cellulose) |
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Here is a list of several tree species, with the English and Latin names and the usual fall leaf colors.
Trees | ||
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Common Name | Latin Name | Fall Foliage Color |
Hedge Maple | Acer campestre | Yellow or golden |
Vine Maple | Acer circinatum | Reddish yellow |
Amur Maple | Acer ginnala | Yellow to deep red |
Paperback Maple | Acer griseum | Green, red-brown to bright red |
Bigleaf Maple | Acer macrophyllum | Yellow to gold |
Fernleaf/Fullmoon Maple | Acer japonicum | Yellow bronze, purple, or red |
Japanese Maple | Acer palmatum | Yellow bronze, purple, or red |
Crimson King Maple | Acer platanoides | Reddish-orange |
Planetree Maple | Acer pseudoplatanus | Dingy brown to yellow |
Red Maple | Acer rubrum | Green-yellow, yellow, & red |
Silver Maple | Acer saccharinum | Green-yellow |
Sugar Maple | Acer saccharum | Yellow, orange, & red |
Paperback Birch | Betula papyrifera | Yellow |
European White Birch | Betula pendula | Yellow |
European Hornbeam | Carpinus betulus | Yellow |
Northern Catalpa | Catalpa speciosa | Yellow to green |
American Hornbeam | Carpinus caroliniana | Yellow |
Katsuratree | Cercidiphyllu japonicum | Apricot-orange to red |
Kousa Dogwood | Cornu kousa | Purplish-red to scarlet |
Washington Hawthorn | Crataegus phaenopyrum | Yellow to red |
American Beech | Fagus grandifolia | Brown to yellow, golden bronze |
European Beech | Fagus sylvatica | Brown to yellow, golden bronze |
Green Ash | Fraxinus pennsylvanica | Yellow |
Ginkgo | Ginkgo biloba | Yellow |
Thornless Honeylocust | Gleditsia triacanthos var. inermis | Yellow |
Common Name | Latin Name | Fall Foliage Color |
Kentucky Coffeetree | Gymnocladus dioicus | Yellow |
Common Witchhazel | Hamamelis virginiana | Yellow |
Black Walnut | Juglans nigra | Yellow |
Panicled Goldenraintree | Koelreuteria paniculata | Yellow |
American Sweetgum | Liquidambar styraciflua | Yellow, purple, or red |
Tuliptree | Liriodendron tulipifera | Yellow to yellow brown |
Sour Gum, Black Gum | Nyssa sylvatica | Bright red |
Black Tupelo, Pepperidge | Nyssa sylvatica | Bright red |
Sourwood, Lily of the Valley Tree | Oxydendrum arboreum | Yellow red to purple |
Ironwood or Hop Hornbeam | Ostrya virginiana | Yellow |
Amur Corktree | Phellodendron amurense | Yellow to bronze yellow |
Eastern Cottonwood | Populus deltoides | Yellow |
Quaking Aspen | Populus tremuloides | Yellow |
Japanese Flowering Cherry | Prunus serrulata | Red |
Callery Pear | Pyrus calleryana | Reddish purple |
Eastern White Oak | Quercus alba | Red |
Scarlet Oak | Quercus coccinea | Russet, scarlet or red |
Pin Oak | Quercus palustris | Russet |
English Oak | Quercus robur | Brownish yellow |
Red Oak | Quercus rubra | Yellow-brown to russet-red |
Common Sassafras | Sassafras albidum | Yellow, orange or scarlet |
European Mountain Ash | Sorbus aucuparia | Yellowish brown, orange, & red |
Common Baldcypress | Taxodium distichum | Yellow, rich brown |
American Elm | Ulmus americana | Yellow, scarlet |
Japanese Zelkova | Zelkova serrata | Yellow, russet |
Shrubs | ||
Common Name | Latin Name | Fall Foliage Color |
Wintergreen Barberry | Berberis julianae | Red |
Grey Dogwood | Cornus racemosa | Deep red |
Common Smoketree | Cotinu coggygria | Yellow, red-purple |
Willowleaf Cotoneaster | Cotoneaster salicifolius | Red |
Rockspray Cotoneaster | Cotoneaster horizontalis | Dark red |
Redvein Enkianthus | Enkianthus campanulatus | Yellow, orange, & bright scarlet |
Winged Euonymus, Burning Bush | Euonymus alatus Compactus | Crimson |
Rose of Sharon, Shrub Althea | Hibiscus syriacus | Yellow |
Oakleaf Hydrangea | Hydrangea quercifolia | Red, orange, purple |
Common Crepe Myrtle | Lagerstroemia indica | Red |
Staghorn Sumac | Rhus typhina | Yellow, orange, scarlet, & crimson |
Highbush Blueberry | Vaccinium corymbosum | Red |
Wayfaringtree Viburnum | Viburnum lantana | Purplish red |
Virginia Creeper | Parthenocissus quinquefolia | Red |
Boston Ivy | Parthenocissus tricuspidata | Red & scarlet |
European Cranberrybush | Viburnum Viburnum opulus | Yellow-red or reddish purple |
Poison Oak | Rhus diversiloba | Red & gold |