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为什么树叶在秋天会变色
植物利用一套色素从阳光中获取能量，而在秋天，一些色素变得比其他色素更明显。
每年秋天，所谓的赏叶者都会前往科罗拉多、佛蒙特和马萨诸塞等地，欣赏色彩缤纷的秋叶。随着季节的变化，从海岸到海岸，绿色的森林变成红色、黄色和橙色的阴影，你经常可以找到合适的时间来欣赏最美的景色。
但是，为什么植物会经历这种剧烈的变化，它们是如何知道什么时候开始的呢？
在温带和北方森林中，落叶的树木和灌木被称为落叶植物；它们包括杨树、棉白杨、枫树和橡树等。在另一个极端是不会落叶的植物，例如，构成针叶树或常绿树的松树、云杉、雪松和冷杉。两种类型的树木在冬季产生的能量都较少，但针叶树具有适应性，例如蜡质涂层以尽量减少水分流失，这有助于它们全年保持针叶。
科罗拉多州森林局的监督林业师亚当·摩尔表示，各种树木都会从环境中获取线索，就像我们一样，这些线索会告诉它们何时开始为冬季做准备。初秋时节，天气条件开始变化：天气变凉爽，夜晚清爽，但不结冰，日光时间减少。总的来说，植物利用叶绿素从阳光中获取能量的机会减少了，因此落叶树木开始减少对叶绿素的投入，以保持其生命力。
“树木就像一个工厂，它们喜欢高效运作，”摩尔告诉《生活科学》。“它们为我们产生氧气，为自己产生能量，如果没有阳光，它们就会开始为这个季节关门歇业。”当第一次霜冻来袭时，这些树木已经进入了休眠状态。
虽然叶绿素是植物用来获取光能最常见的色素，绿叶看起来是这样的，因为叶绿素吸收红光和蓝光，反射绿光，但植物通常也含有各种各样的辅助色素。随着树叶中的叶绿素开始减少，这些潜在的色素变得可见。马萨诸塞大学阿默斯特分校的树木学家克里斯蒂娜·贝赞森在电子邮件中告诉《生活科学》，这就是我们在秋季落叶高峰期看到的情况。
红色和紫色的色调来自花青素等辅助色素，而胡萝卜素和叶黄素分别产生橙色和黄色。在一个单一群体中，如枫树，不同的物种进化出了它们自己的色素组合。例如，红枫在秋天变成鲜艳的猩红色，而黑枫变成黄色。
虽然这些色素使树木变得美丽，但它们也发挥着重要的作用。
“请记住，树木是自养生物；它们通过光合作用制造自己的食物，叶子通常被称为树木的‘食物工厂’，”贝赞森说。拥有一系列可以瞄准不同波长光线的色素可以让植物在光合作用中获取更多的能量。投资这么多色素可能会很昂贵，所以并不是所有的树木都会采用这种策略。但那些这样做的树木往往生长速度相对较快。
虽然秋季落叶的很大一部分是由环境驱动的，但变色的时间至少在一定程度上是由遗传决定的，在一项实验中，研究人员发现，在变色期间，成千上万的基因的表达方式不同。有些树种，如酸木(Oxydendrum arboreum)，早在夏末就开始变色，而橡树通常在其他树木光秃秃之后很久才落叶。科学家们还注意到，在同一纬度上生活的同一物种的成员会在同一时间变色，而与海拔无关，而生活在海拔较高、较冷地区的树木通常会因为气温较低而最先变色。
但随着冬季的到来，落叶植物最终会落叶，在树叶与树木相连的节点留下小的、圆形的“叶痕”。即使在它们赤裸裸的状态下，树木仍然提供有价值的生态系统服务。它们阻挡风，继续为鸟类提供有价值的栖息地，落叶在分解成土壤时提供养分。“每年落叶通过制作覆盖物来帮助土壤，在冬季用覆盖物覆盖根部”以保持它们温暖，贝赞森说。
本文译自 Live Science，由 sein 编辑发布。