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什么因素让树叶在秋天掉落?

近些年人们发现树木的生长期似乎变成长了。欧洲多种知名的乔木春季发芽的时间比100年前平均提早了大约两周,而叶片在秋季开始变色的时间推迟了约六天。

什么因素让树叶在秋天掉落?推崇“气候暖化”理论的科学家认为这就是气候变暖导致的效果,估计未来秋季叶片变色的时间将进一步延迟。近期一份发表在《科学》(Science)期刊上的研究提出不一样的看法,不认为气候变暖,树木的生长期就变得越长。这份研究认为,植物自身有一套控制何时落叶的机制,不是简单地受到气温控制。研究人员按照这个理论建立了一套新的预测模型,推测本世纪末树木落叶的时间点,得出了与现有理论模型相反的预测结果。树木的吸碳限制温带落叶乔木有着明显的物候周期:春季和夏季茂盛的叶片通过光合作用吸收二氧化碳处于生长期;在秋季叶片衰老,变成黄色或红色后从树上掉落,标志着树木生长期的结束,开始从落叶中吸取养分。什么因素让树叶在秋天掉落?这项研究的负责人瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的佐纳(Constantin Zohner)说:“准确地预报树木的生长周期,在以前很困难,因为对叶片衰老机制并不了解。”直到现在,科学家都想当然地认为,夏季结束后,秋季温度的降低和日照时间的缩短,是决定叶片开始变色的时间点的因素。也有的研究猜测,春季何时发芽也是影响秋季何时变色的一个因素,但是都没能确切了解这些机制。佐纳认为,归根结底是吸碳上限决定着叶片开始变色的时间。而吸碳量也不是简单地光照时间越长,吸碳量越高,还会受到很多因素的影响。比如土壤内稀缺的养分如氮的含量、空气中二氧化碳浓度等其它因素,都影响着植物在生长期所吸收的碳含量。六十年数据分析结合实验得到的结果这份研究使用了1948年-2015年长达六十年间,欧洲中部3,800个地区,434,000个观测数据,包括了欧洲马栗(horse chestnut)、银桦树(silver birch)、欧洲山毛榉(European beech) 、欧洲落叶松(European Larch)、英国橡树(English Oak)和山梨树(Rowan)六种知名的欧洲乔木的季节变化数据。研究人员通过这些数据分析各种因素对落叶时间点影响的比重,包括春季发芽的时间、季节性光合作用、二氧化碳浓度、温度和降水等。另外,研究人员还在温室和室外环境分别进行多项实验,把温度、日照和二氧化碳浓度这些因素对光合作用和促进叶片变色时间之间的影响逐个区分开,得到每种因素影响的权重。长期观测数据显示,光合作用与叶片变色时间之间的联系大约是,光合作用提升10%,叶片变色时间提早8天。研究人员进行的实验结果也支持了这个结果。研究组利用这些信息,把他们知道的所有影响因素按照权重考虑在内,开发了一套全新的物候模型。什么因素让树叶在秋天掉落?他们先用这个模型算出过去六十年来落叶的时间点,与记录的资料进行对比,发现这个模型的估计值比旧的模型准确度高出42%。他们再用这个模型对本世纪未来年份物候周期做出估计。目前普遍估计到本世纪末,乔木在秋季叶片变色的时间将推迟2到3周。佐纳说:“我们的新模型估计的是相反的情况,如果光合作用持续增多,叶片将比现在提早3至6天开始变色。也就是说,到本世纪末,乔木的生长季节只延长了8~12天,是以前的估计值的一半或三分之一。”

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