为什么气候变化使秋叶更早变色

为什么气候变化使秋叶更早变色
克里斯·劳顿/ Unsplash
, 创用CC BY-SA

随着天的缩短和北半球温度的下降,叶子开始转动。 当树叶仍留在树上时,我们可以享受秋天的绚丽色彩,后来,在外出散步时,他们会穿过红,棕和金地毯。

春季温度再次升高时,树木的生长季节恢复了。 在整个温暖的月份中,树木从大气中吸收二氧化碳并将其存储在复杂的分子中,释放出氧气作为副产物。 简而言之,这就是光合作用的过程。 光合作用越多,碳被锁住的越多。

我们知道二氧化碳是气候变化的主要驱动力,因此植物可以从大气中吸收的越多越好。 随着气候变暖,导致生长季节更长,一些研究人员 建议 与以前相比,树木和其他植物吸收的二氧化碳更多。 但 一项新的研究 改变了这一理论的面貌,并可能对我们如何适应气候变化产生深远影响。

达到极限

由瑞士联邦理工学院的Deborah Zani领导的研究人员研究了秋天树叶颜色变化的时机由植物在前一个春季和夏季的生长情况决定的程度。

传统上,温度和天长是决定叶子何时变色和掉落, 一些科学家 假设温度升高会延迟这个过程直到季节的后期。 这项新研究的作者研究了落叶欧洲树种,包括欧洲七叶树,白桦树和英国橡树,记录了每棵树每季吸收的碳量以及当落叶时最终对碳的影响。

使用来自数据 泛欧洲物候项目研究人员在他们的长期观察研究中发现,该树已经追踪了长达65年的树木,随着光合作用速率的提高,树叶变色并在一年中早些时候掉落。 在春季和夏季的生长季节中,光合作用活动每增加10%,树木平均早八天就会脱落。

对具有五年历史的欧洲山毛榉和日本草甸甜树进行的气候控制实验表明,这种意外结果可能是由什么引起的。 在这些试验中,树木暴露于全阳光,半阴影或全阴影下。 结果表明,树木在整个生长季节可以进行的光合作用数量是有限的。 可以将其想象为在桶中装满水。 它可以缓慢或快速地完成,但是一旦装满水桶,便无处可去。

在秋天落叶的落叶树,每个季节可以吸收的碳量是固定的。
在秋天落叶的落叶树,每个季节可以吸收的碳量是固定的。
亚历克斯·斯坦默/ Shutterstock

这项研究表明,落叶乔木每年只能吸收一定量的碳,一旦达到该极限,就不再吸收更多的碳。 在那时,叶子开始变色。 此限制是由养分(尤其是氮)的可用性以及植物本身的物理结构(特别是内部运水和溶解的养分的内部容器)决定的。 氮是植物生长所需的关键营养素,而有效氮的含量通常会限制总生长。 这就是为什么农民和园丁使用氮肥来克服这一限制的原因。

总之,这些限制意味着在生长季节碳吸收是一种自我调节机制。 草本植物。 只能吸收那么多的碳。

早秋的颜色

在一个不断增长的世界中 大气中的碳,这些新发现暗示,天气转暖和生长季节更长,不会使温带落叶树吸收更多的二氧化碳。 这项研究的预测模型表明,到2100年,预计树木生长季节将延长22至34天之间,树叶将比现在早三到六天从树木上掉下来。

这对气候变化建模具有重要意义。 如果我们接受像英国这样的高温国家中的落叶树吸收的碳量每年都保持不变,而不论其生长季节如何,那么二氧化碳含量的上升速度将比以前预期的更快。 改变这种状况的唯一方法将是增加树木吸收碳的能力。

不受可用氮量限制的植物在变暖的气候下可能能够生长更长的时间。 这些是可以从空气中吸收氮的树木,例如 桤木。 但是,由于日光较少和温度较低,这些物种仍会像往常一样同时失去它们的叶子。

但从好的方面来看,有些树木可能会早些丢掉叶子,而另一些树木现在却会丢掉它们,这可能会延长秋天的色彩,使我们有更多的时间踢树叶。

关于作者谈话

Philip James,生态学教授, 索尔福德大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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