气候变化正在影响秋天的落叶，但方式和你想象的不一样

对于许多温带地区来说，树木从绿色变成金色标志着秋天的开始，这种颜色变化与南瓜香料拿铁相得益彰，随着天气变冷，人们会感到舒适。但是，就像无数的自然过程一样，随着地球温度逐渐升高，这种备受喜爱的季节指标也可能会受到干扰。

根据上周《科学》杂志发表的一项新研究，随着气候变化的加剧，秋季树叶的衰老可能会比往常更早发生。如果这一发现对温带树木普遍适用，那么这可能意味着这些森林每年吸收的碳量是有限的，从而削弱了它们抵消人类排放的能力。

植物学家长期以来一直在研究树木周期性过程（也称为物候学）的时间控制因素。许多研究都集中在春季新叶的生长上。研究人员发现，气候变化带来的春季气温升高与树木提早发芽之间存在着密切的联系。但树木在秋季的行为仍然相对难以捉摸，人们对此了解甚少。

人们普遍认为，气温下降和日照变短是树木决定何时落叶的主要信号。随着天气变得寒冷和光照不足，许多落叶树种发现维持树叶需要耗费大量能量。因此，它们会失去树叶，并依靠储存的糖分度过冬季。

近年来，新的研究使这一假设更加复杂，揭示了影响秋季落叶的一系列因素。哪些因素最重要不仅知之甚少，而且可能因地区而异，甚至因树而异。“关于不同因素及其相对重要性的报道越来越多，”马萨诸塞州研究气候变化和物候学的生物学家理查德·普里马克说。“所以我们知道秋天树叶的衰老非常混乱。”

2015 年的一项研究表明，叶子甚至可能有一个确定的寿命——如果它们发芽越早，死亡也越早。苏黎世联邦理工学院气候变化生物学家康斯坦丁·佐纳 (Constantin Zohner) 受到这一发现的启发，开始思考叶子为何会有季节性限制。回忆起自己是如何构思这项科学研究的，他说：“对我来说，唯一的解释可能是这一切都与生产力有关。”“我想到这个主意，它本质上有点像人类——如果我们早点开始吃东西，我们就会更早吃饱，”他说。在某个时候，你会吃够了——无论你是从太阳中获取能量的叶子，还是从盘子里吃饭的人。

为了验证这一想法，Zohner 和他的团队使用了“泛欧洲物候学项目”的数据，该项目是一项长期监测中欧树木的项目。通过该项目，他能够获取自 1948 年以来 3,855 个森林地点的数据，包括六种树木的数千棵树木的发芽、落叶和光合作用速率，以及气候信息。

研究人员发现，由于春夏季气温升高，树木光合作用效率更高，因此落叶时间会更快。光合作用活动增加 10% 与落叶时间平均提前 8 天相关。

他们还实施了一些干预措施，以更全面地测试其中的因果关系。在一项实验中，科学家为一些树木遮荫，并将它们与接受全日照的树木进行比较。当树木生活在阴凉处时，它们的秋季衰老会延迟一周以上。在另一项实验中，保持较温暖或提供更多二氧化碳（或两者兼有）的树木比未接受这些处理的对照树木更早落叶。基本上，在处理增加光合作用的情况下，树木会更早落叶。

研究团队利用基于他们发现的关系的模型估计，到本世纪末，温带树木的衰老可能会提前三到六天。研究表明，即使光照和温度充足，树木在特定生长季节中从大气中转化为糖分、叶子和根的碳量也是有限的。因此，落叶树种实际上会在本季更早地落叶，而不是随着温度升高而更晚地落叶。

先前的模型预测，随着气候变暖，温带树木的生长期会延长，因此会吸收更多的碳。但研究结果表明，树木的限制比之前认为的要多，这可能会影响它们抵消二氧化碳排放量上升的能力。这也可能给与这些树木共存的生物带来难题。犹他州立大学的社区生态学家阿曼达·加利纳特（Amanda Gallinat）在一封电子邮件中告诉 PopSci：“随着气候变化，许多温带动物，包括昆虫、哺乳动物和候鸟，它们的活动时间都延长到了一年的晚些时候。”她没有参与这项研究。“如果叶子衰老的速度不相同，这些动物可能会失去晚季叶子通常提供的食物和掩护。”

“他们提出了一种非常不同的控制叶片衰老的机制，这是人们以前从未考虑过的，并且提供了一些非常有力的证据，”普里马克说，他不是研究团队成员。不过，他补充说，“也存在一些局限性……我认为这可能适用于他们正在研究的系统，但可能不是一种通用机制。”例如，在新英格兰，普里马克说，树木似乎不受一定量光合作用的限制，而是受湿度的限制。只要温度足够高，土壤湿度足够，这些树木就能坚持下去，然后绽放出迷人的秋色。

至于树木为何会限制其利用阳光制造糖分的能力，佐纳猜测这与植物生命的另一个必需品有关：氮。佐纳说：“似乎它们越早生产，它们的氮储备消耗得就越快。因此，我们得出了这种相互作用：越早生产会导致越早停止生产。”

因此，树叶的转动不仅是一个视觉奇观，也是落叶乔木的一种复杂计算，需要权衡生长嫩芽和生产食物的能力与可用资源——这也是让赏叶者赞叹不已的另一件事。