干旱和气候变化可能打乱秋色的节奏

干旱的年份会导致树叶提前或推迟变色,或者直接变成棕色

每年秋天,树木上爆发的色彩盛宴为旅游业带来了数十亿美元的收入,并且仍然是人们与自然联系的主要方式。但是,从夏季茂盛的绿色到秋季绚丽的红色、橙色和黄色的简单转变,可能会受到天气和气候的复杂影响,而且在未来几十年,这些影响可能会更加明显。

今年,新英格兰和东南部的干旱导致一些地区颜色提前出现,而在其他地区则出现较晚,这取决于干旱的严重程度和受影响的特定树种等因素。专家表示,气候变化通过改变温度和降水,可能对秋叶产生类似的复杂影响,这可能会影响旅游业和人们在自家门外看到的景色。

康涅狄格大学的植物生态学家约翰·西兰德说:“这不是一个简单的故事。”


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气候线索

随着秋季的临近,各种线索——包括白天缩短和气温下降——告诉树木,该开始为冬季关闭并为下一个生长季保存养分了。树木停止产生叶绿素,叶绿素使它们的叶子呈现绿色,并且是为它们提供食物的光合作用的关键部分。在某些树种的叶子中留下的是类胡萝卜素,它使叶子呈现橙色和黄色。

另一方面,红色叶子是由花青素着色的,花青素仅在秋季产生;人们认为它们既充当防晒霜,又充当类似防冻剂的东西来保护叶子。

但影响叶片颜色时间和强度的不仅仅是秋季的环境线索;春季和夏季生长季的条件也会影响大自然的烟花是否最耀眼或更像是一场乏味的失败。

今年对秋叶的主要影响之一是自春末以来在新英格兰和东南部地区蔓延的干旱。震中位于马萨诸塞州中部和新罕布什尔州南部以及佐治亚州和阿拉巴马州北部和田纳西州南部。在东南部内陆地区的部分地区,5月至10月的降雨量在正常水平的30%至70%之间,而在东北部大部分地区,3月至10月的降雨量低于正常水平的75%

生长季节的严重干旱往往会导致树木提前开始变色,并且持续时间不长;它甚至可能导致它们完全跳过变色,在秋季真正开始之前就变成棕色并落下。

另一方面,较轻微的干旱实际上会延迟秋色的开始。西兰德说,这种看似矛盾的原因尚不清楚,但似乎与树木在受到轻微缺水压力时新陈代谢过程的减缓有关,而不是更强烈压力下的关闭。

因此,在波士顿地区和马萨诸塞州中部,东北部的干旱最为严重,秋色可能来得更早,而且有更多树木的叶子是棕色的。而在北卡罗来纳州阿巴拉契亚山脉,较轻微的干旱程度以及较高的气温将高峰期推迟了一周或更长时间。

西兰德说:“我认为人们看到的是很大的差异。”

干旱的影响也可能取决于树种。西兰德说:“有些树种对干旱的敏感程度远高于其他树种。” 糖枫树提供了秋天最强烈的色彩,但不如橡树耐旱,橡树的颜色往往较暗。

北卡罗来纳州阿巴拉契亚州立大学的植物生理学家霍华德·诺伊费尔德说,在东南部,鹅掌楸在降雨正常时会爆发橙色和黄色,但在干旱时,“叶子会变成棕色并变成黑色,然后直接掉落。”

诺伊费尔德说,植物生态学家预计今年东南部山区的红叶会不太耀眼,但情况比预期的要好,这可能是因为早晨足够凉爽,可以刺激花青素的产生。

像干旱一样,严重的热胁迫会导致叶子提前变褐和脱落,而适度的热量实际上会延迟秋色变化,因为树木没有收到秋天来临的信号。

根据美国国家海洋和大气管理局的数据,今年7月至9月是东北部和东南部有记录以来最热的时期。

未来的气候变化

未来,由于大气中积聚的温室气体吸收了过多的热量,导致全球变暖,预计所有季节的气温都会升高。但是,对秋叶的影响取决于温度变化的程度。

例如,在新英格兰北部,预计气温仍然会相当温和,这将导致秋色出现较晚,而在新英格兰南部,树木可能会受到更多的热胁迫,从而可能导致更早的着色和更快的落叶。

这两个地区未来的降水趋势尚不明确,但有迹象表明,降雨将以更强烈的、偶发的爆发形式出现,导致树木在两次降雨之间经历干旱胁迫的时间更长。

当干旱发生时,它们将比过去的干旱更加强烈,因为较高的温度会导致土壤蒸发量增加和植物蒸腾量增加。

诺伊费尔德说:“如果天气变暖而降水保持不变,那么树木的干旱压力会更大。”

较高的温度也可能影响未来红叶的亮度,因为有助于刺激红色色素的夜间低温上升速度快于白天高温。

随着物种在海拔高度上向上迁移,并进一步向北迁移以保持其首选的温度范围,未来当地颜色也可能会发生变化;例如,糖枫树可能会从新英格兰移居到加拿大。

虽然秋叶的未来可能不如海平面上升或极端天气那样令人担忧,但这些变化可能会产生严重的经济影响:秋季是北卡罗来纳州阿什维尔最大的旅游旺季,带来约6亿至8亿美元的收入,诺伊费尔德说。观赏落叶为佛蒙特州和新罕布什尔州的经济带来了数十亿美元,为整个美国东部带来了数百亿美元。

诺伊费尔德说:“从经济角度来看,我们不希望看到它消失。”

但从更哲学的角度来看,诺伊费尔德认为秋季是“让人们走出家门,看看自然的季节”,他说,人们与自然的互动越多,他们就越关心自然。

他说,从这个意义上说,秋叶是“一种提高环保意识的微妙方式。”

本文经气候中心许可转载。本文最初于 2016 年 10 月 31 日发表

Andrea Thompson is an associate editor covering the environment, energy and earth sciences. She has been covering these issues for 16 years. Prior to joining 大众科学, she was a senior writer covering climate science at Climate Central and a reporter and editor at Live Science, where she primarily covered earth science and the environment. She has moderated panels, including as part of the United Nations Sustainable Development Media Zone, and appeared in radio and television interviews on major networks. She holds a graduate degree in science, health and environmental reporting from New York University, as well as a B.S. and an M.S. in atmospheric chemistry from the Georgia Institute of Technology. Follow Thompson on Bluesky @andreatweather.bsky.social

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