Wcześniejsze nadejście wiosny i ocieplenie jesieni zwiększają rozbieżność między przebarwieniem liści a zaprzestaniem fotosyntezy

Dlaczego kolor liści jesienią kryje historię klimatu

Wiele osób ocenia zmieniające się pory roku po jaskrawych zieleniach wiosny i ognistych czerwieniach i złoceniach jesieni. Dane satelitarne pokazują jednak, że moment przebarwienia liści nie jest już prostym wskaźnikiem tego, jak aktywnie lasy pochłaniają węgiel z powietrza. Badanie to wykazuje, że w miarę jak wiosny nadchodzą wcześniej, a jesienie stają się cieplejsze, drzewa mogą pozostawać zielone długo po tym, jak w dużej mierze przestały fotosyntetyzować — co ma istotne konsekwencje dla ilości węgla, którą północne ekosystemy mogą pochłaniać w ocieplającym się świecie.

Dwa różne zegary w tym samym liściu

Liście podążają przynajmniej za dwoma odrębnymi sezonowymi harmonogramami. Jeden steruje ich kolorem, przekształcając zielone korony w żółcie i czerwienie jesieni, gdy rozkłada się chlorofil. Drugi reguluje fotosyntezę — proces, w którym rośliny wykorzystują światło słoneczne do przekształcania dwutlenku węgla w cukry. Korzystając z dwóch rodzajów pomiarów satelitarnych nad terenami północnymi w latach 2001–2021 — jednego śledzącego zieloność i drugiego rejestrującego słabe świecenie bezpośrednio związane z fotosyntezą — autorzy porównali momenty przebarwienia liści z momentami, kiedy fotosynteza faktycznie ustaje. Stwierdzili, że średnio spadek aktywności fotosyntetycznej następuje pierwszy, podczas gdy okazałe przebarwienia liści pojawiają się później.

Rosnąca luka między zielonym a pracującym

W lasach, na łąkach i w tundrze na północ od 30° szerokości geograficznej koniec fotosyntezy zazwyczaj następował kilka tygodni przed szczytem przebarwień liści, a ta luka systematycznie się powiększała. W większości miejsc data jesienna oparta na zieloności przesuwała się w stronę późniejszej części roku, podczas gdy data oparta na fotosyntezie przesuwała się nieco wcześniej lub pozostawała w przybliżeniu niezmienna. Największe rozbieżności obserwowano w lasach, najmniejsze w tundrze. Dzieląc sezon na początek, środek (szczyt) i koniec, badacze pokazali, że wydłużające się opóźnienie przebarwień liści oraz niewielkie przyspieszenie wygaszania fotosyntezy razem tłumaczą tę rosnącą rozbieżność.

Jak wcześniejsze wiosny przekształcają jesień

Następnie badanie pytało, co napędza tę zmianę w czasie. Kluczowym czynnikiem jest to, że w wielu regionach północnych wiosna zaczyna się teraz wcześniej. Wcześniejsze rozkwitanie liści oznacza, że rośliny zaczynają rosnąć i pobierać węgiel wcześniej. Modele równań strukturalnych — narzędzia statystyczne rozdzielające efekty bezpośrednie i pośrednie — sugerują, że ten wczesny start przesuwa cały cykl wzrostu do przodu. Rośliny osiągają szczytową aktywność wcześniej i zwłaszcza w przypadku fotosyntezy mają też tendencję do wcześniejszego wygaszania. To „przeniesienie” z wiosny do jesieni było znacznie silniejsze dla sygnału fotosyntezy niż dla sygnału zieloności, co pomaga wyjaśnić, dlaczego fotosynteza teraz kończy się wcześniej w stosunku do momentu widocznego przebarwienia liści.

Ciepłe jesienie utrzymują liście, nie fotosyntezę

Ocieplenie jesieni okazało się drugim głównym czynnikiem. Wyższe temperatury jesienią generalnie opóźniały zarówno przebarwienie liści, jak i wygaszanie fotosyntezy, lecz opóźnienie było nieco silniejsze dla widocznej zmiany koloru. Na początku procesu starzenia (senescencji) wyższe temperatury jesienne wyraźnie spowalniały utratę zieloności, nawet gdy krótszy dzień i inne ograniczenia nadal hamowały fotosyntezę. Później jesienią ciepłe warunki wpływały na obydwa procesy bardziej równomiernie, jednak łącznie efekt ten wydłużał okres, w którym drzewa wyglądają na zielone, podczas gdy fotosynteza jest już słaba. Inne czynniki, takie jak opady, nasłonecznienie i poziomy dwutlenku węgla, odgrywały mniejsze lub bardziej regionowo specyficzne role.

Co to oznacza dla lasów i klimatu

Dla przypadkowego obserwatora dłuższy sezon zielonych liści może sugerować, że lasy dłużej pochłaniają węgiel. Ta praca ostrzega przed takim uproszczeniem. Rosnąca rozbieżność między kolorem liści a aktywnością fotosyntetyczną oznacza, że drzewa mogą spędzać więcej późnej jesieni na oddychaniu — uwalnianiu dwutlenku węgla — bez odpowiadających temu zysków z fotosyntezy. Może to zmniejszać netto pochłanianie węgla przez ekosystemy północne, nawet jeśli w skali roku nadal będą one pobierać więcej węgla niż uwalniać. Dla naukowców i zarządców lasów przesłanie jest jasne: poleganie wyłącznie na zieloności do śledzenia sezonu wegetacyjnego może mylić. Potrzebne są bezpośrednie miary fotosyntezy, aby zrozumieć, jak zmiany klimatu modyfikują rzeczywisty produktywny sezon lasów na świecie.

Cytowanie: Yu, H., Mo, Z., Tan, T. et al. Earlier spring onset and autumn warming increase the discrepancy between leaf coloration and photosynthetic cessation. Commun Earth Environ 7, 199 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03239-y

Słowa kluczowe: fenologia jesienna, fotosynteza, ocieplenie klimatu, cykl węglowy lasu, teledetekcja