El arce japonés, o Acer palmatum, es un árbol ornamental con una silueta única y reconocible. Las hojas son características de todas las especies de Acer, pero tienen distintos tonos de rojo, naranja o morado. El arce japonés produce su mejor color a pleno sol, pero plantea la cuestión de cómo la planta realiza la fotosíntesis sin hojas verdes. La clorofila es un componente importante de la fotosíntesis y hace que las hojas se vuelvan verdes. La clorofila y la luz juntas forman un proceso que absorbe dióxido de carbono y agua, que se convierte en carbohidratos o energía vegetal. Las hojas rojas parecerían no tener clorofila, pero está contenida en la hoja.
El color se compone de una variedad de matices reflejados a través de un prisma de luz. Las hojas de los árboles contienen una variedad de pigmentos que crean esos tonos. Son clorofila, carotenoides y antocianinas. La clorofila absorbe los tonos rojos y azules de la luz, dejando atrás el verde, que es lo que vemos. Los carotenoides absorben azul y azul verdoso y las antocianinas absorben verde, azul y azul verdoso. Los carotenoides aparecen de color naranja o amarillo a nuestros ojos y las antocianinas se ven rojas o moradas.
La fotosíntesis no puede ocurrir sin luz solar y oxígeno. Los dos combinados forman dióxido de carbono que es procesado por clorofila. Los productos químicos resultantes del proceso son el oxígeno que se libera de la planta y los carbohidratos o azúcares. Estos se almacenan en el sistema vascular de la planta como alimento. Los cloroplastos son pequeños órganos contenidos en cada célula de la hoja de una planta. Allí es donde tiene lugar el proceso de fotosíntesis. Estos pequeños orgánulos son donde el dióxido de carbono y el agua se combinan con la energía y los minerales del sol para crear azúcar.
Las hojas rojas contienen la antocianina que le da el color característico. Las hojas también contienen clorofila, pero los niveles de antocianinas son mucho mayores. En áreas sombreadas, las hojas tienden a oscurecerse y verse embarradas porque la planta tiene que producir más clorofila para impulsar el proceso de fotosíntesis. Esta es la razón por la que la mayoría de los arces japoneses producen su mejor color a pleno sol, donde no se necesita un exceso de clorofila para recolectar la energía del sol. Los niveles más bajos de clorofila todavía son suficientes para que el arce japonés forme energía.
El arce rojo japonés viene en una amplia variedad de colores rojo y ciruela e incluso una variedad abigarrada de verde y rosa a rojo. El color del otoño es impresionante y puede durar varias semanas. Las antocianinas pueden actuar como un protector solar, por lo que cuando las hojas de la planta cambian de color en otoño, las antocianinas ayudan a proteger la hoja hasta el último segundo para que pueda continuar proporcionando energía a la planta. Las antocianinas también son solubles en agua, lo que cambia el punto de congelación de las hojas y puede ayudar al arce a retener las hojas por más tiempo para reunir más energía.