在南瓜香料拿铁和万圣节装饰品出现之前，秋天来临最可靠的迹象在于树冠，它的绿色让位于黄色和红色，然后树叶纷纷落下。
这个过程受到秋季和全年天气的塑造，这意味着不同的年份可能会产生截然不同的树叶景观。这也意味着，随着气候变化以更怪异的条件显现，秋天将开始变得不同。研究正在发生的事情及其原因可能有助于科学家了解树木和森林在这个关键的季节转变中表现如何。
科尔比学院的生态学家阿曼达·加利纳特说，随着太阳开始更早落下，气温下降，“就像我们其他人一样，树木正在意识到秋天来了，冬天即将来临”。对于某些树木来说，寒冷天气的到来不会改变它们的生存策略：大多数冷杉、松树和云杉将照常进行，在冬天看起来或多或少仍然是绿色的。但是，像大多数橡树和枫树这样的落叶树遵循不同的策略，它们会 Shed 树叶，以光秃秃的树枝度过冬天。
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这些树木之所以变得光秃秃的，是因为在严酷的冬季，树叶无法储存足够的能量来弥补树木通过树叶流失的水分。通过按照自己的时间表放下树叶，落叶树通常可以重新吸收这些树叶中的一些宝贵养分，以便在下一个生长季节重复利用。这个过程展现为壮观的秋叶景象。
在夏季，树叶呈现绿色，因为光合作用的主要色素叶绿素反射绿光。但是叶绿素富含氮和其他有价值的成分，因此当条件允许时，树木会在冬季临近时将色素从树叶中抽出。
在许多树木中，例如银杏树和皂荚树，去除叶绿素会显露出称为类胡萝卜素的黄色色素化合物。加利纳特说：“变成黄色的物种全年都有这些色素，我们看到的是绿色消失了。”
其他物种，如红枫和美国枫香树，会产生新的色素——红色和紫色的花青素——特别是为了秋季。“当植物从叶组织中回收养分时，这些有色色素就像叶组织的防晒霜，”北肯塔基大学的植物生态学家谢莹莹说。“它们没有叶绿素来吸收光线，所以它们不希望受到阳光辐射的损害——这就是为什么一些物种产生其他种类的颜色色素来吸收或反射辐射。”
因此，随着白天变短，树叶变成鲜艳的黄色、橙色、红色或紫色，表明健康的树木正在结束其生长季。但是，当时间和颜色进程出现偏差时，可能表明树木正在挣扎。“因为压力似乎是其中的一部分，所以秋色的早期出现通常是树木健康的非常好的指标，”伊利诺伊州莫顿植物园的森林生态学家克里斯蒂·罗林森说。
两个主要因素控制着向秋叶的过渡：白天的长度和气温下降，尤其是在晚上。精确的平衡往往取决于物种，有些物种对环境变化的反应比其他物种更敏感。
但是，无论树木如何平衡其接收到的环境信息，有时它都会误判。当出现问题时，结果就不那么漂亮了。夏季严重的干旱有时会使树木无法在整个生长季节维持树叶，导致它们掉落绿色的树叶。潮湿的秋季会助长真菌和害虫的滋生，这些真菌和害虫会消耗树木的资源和树叶的活力。早期的霜冻如果让树木措手不及，也会产生同样的效果，或者可能导致树叶在脱落之前直接从绿色变成棕色。这是因为结冰的水从内部撕裂了树叶。罗林森说：“当树叶结冰时，就像把一个装满水的水瓶放在冰箱里一样。“当冰形成和膨胀时，它会撑破你的水瓶。”
从表面上看，变暖的气候似乎可以缓冲树木免受早期霜冻造成的落叶。但这并非如此简单，谢说，科学家们仍然有很多东西要学习，关于一年中极端温度和降水事件如何累积起来影响秋叶。总体而言，在持续的气候变化下，令人惊叹的秋叶前景黯淡。“我们预计，随着气温升高，我们将看到秋季的活力下降，”加利纳特说。
活力下降的部分原因来自于叶季的延长。随着秋季气温变得温和，对颜色变化有不同凉爽阈值的不同树木将在更分散的时间开始冬季准备。这样一来，您可能会看到一些树木突然变色，然后在另一组树木变色之前就掉落树叶。
“树木就像人：它们都是怪人。”
此外，森林生态系统本身不断变化的构成将影响其通常的秋季景观。本地物种与它们进化的环境完美协调，因此它们可能会被异常的季节性变化搞得措手不及。相比之下，入侵物种更有可能能够应对这些变化，延长它们在春季和秋季的生长季，与本地物种相比，这为它们提供了更多的资源，加利纳特说。这种现象可能会进一步稀释秋季美丽的树叶。
即使在考虑了各种因素之后，也很难预测秋叶的细微差别，因为每棵树木都受其直接环境而非与其邻居的协调所支配。“这是一个很好的机会，可以在您居住的地方进行寻宝游戏，因为颜色的时间通常存在巨大差异，”罗林森说。“树木就像人：它们都是怪人。”