식물의 잎에는 많은 영양분과 수분이 들어있습니다. 겨울에는 온도가 낮고 햇빛도 약하기 때문에 광합성 효율이 떨어집니다. 잎을 한겨울까지 유지하다가 추위에 얼어서 잎이 죽어 버리면 식물의 입장에서는 손해가 크기 때문에 잎을 미리 버리는 것입니다. 해가 짧아지고 온도가 내려가면 나무는 가을이 오고있다는 것을 알게되고 잎에 남아있는 양분과 수분을 줄기로 끌어 모으고, 줄기에 있는 독성 물질들은 잎으로 옮긴 뒤에 이층을 만들어서 잎과 이별을 합니다..
가을철이 되면 나무는 월동준비를 위해 나뭇잎을 떨어뜨리는데 나뭇잎이 떨어지는 원인은 잎의 잎자루와 가지가 붙어 있는 부분에 떨켜라는 특별한 조직이 생겨나서 잎이 떨어지는 현상입니다. 떨켜는 잎이 떨어진 자리를 죽은 세포인 코르크로 바꿔 수분이 증발해 나가거나 해로운 미생물이 침입해 들어오는 것을 막는 성질을 갖고 있습니다. 보통 생물체는 주위환경의 변화에 대해 반응하는데 이 변화를 감지하고 반응할 때 이를 전달하는 신호 물질이 호르몬인데, 식물의 호르몬 중 앱시스산은 식물의 겨울나기를 알려주는 호르몬입니다. 이 호르몬은 낙엽이 지는 나무가 겨울에 잠을 자도록 유도하여 결국 낙엽은 식물이 온도와 수분 부족에 적응해서 떨어지게 됩니다.
또한, 겨울에 물이 부족해 식물이 스트레스를 받게 되면 물의 손실을 방지하기 위해 잎의 호흡을 담당하는 기관인 기공을 닫아야 합니다. 그런데 기공은 수분을 증발시키는 곳일 뿐 아니라 광합성에 필요한 이산화탄소가 들어오는 통로이기도 하기 때문에 수분 부족을 피하기 위해 기공을 닫으면 잎에서 광합성이 일어날 수 없게 됩니다. 또 주변의 온도가 낮으므로 잎에서의 생화학 반응의 속도는 더욱 느려져 잎은 죽고 떨어지게 되는 것입니다.
