Ранее наступление весны и потепление осени увеличивают расхождение между изменением окраски листьев и прекращением фотосинтеза

Почему окраска осенних листьев скрывает климатическую историю

Многие ориентируются на смену сезонов по яркой зелени весны и огненно-красным и золотым тонам осени. Но данные спутниковых наблюдений показывают: время изменения окраски листьев уже не является простым показателем того, насколько активно леса поглощают углерод из атмосферы. В этом исследовании показано, что при более ранних веснах и теплеющих осенях деревья могут оставаться зелёными задолго после того, как они в основном прекратили фотосинтезировать, — а это имеет важные последствия для того, сколько углерода северные экосистемы смогут поглотить в условиях глобального потепления.

Два разных «часа» в одном листе

Листья подчиняются по крайней мере двум отдельным сезонным расписаниям. Одно управляет их окраской, превращая зелёные кроны в желтые и красные оттенки осени по мере распада хлорофилла. Другое управляет фотосинтезом — процессом, с помощью которого растения используют солнечный свет для превращения углекислого газа в сахара. Авторы сравнили два вида спутниковых измерений над территориями к северу от 30° широты за 2001–2021 годы — одно отслеживает «зелёность», а другое регистрирует слабое свечение, связанное непосредственно с фотосинтезом — и сопоставили, когда листья меняют цвет и когда фактически прекращается фотосинтез. В среднем они обнаружили, что утрата фотосинтетической активности обычно наступает раньше, тогда как показная смена окраски листьев приходит позже.

Растущий разрыв между зелёным и работающим

На территориях лесов, степей и тундры к северу от 30° широты окончание фотосинтеза обычно происходило на несколько недель раньше пика окраски листьев, и этот разрыв неуклонно увеличивался. В большинстве районов осенний рубеж, определяемый по «зелёности», смещался на более поздние даты, в то время как дата по показателю фотосинтеза сдвигалась в более ранние сроки или почти не менялась. Наибольшее рассогласование наблюдалось в лесах, наименьшее — в тундре. Разделив сезон на начало, пик середины сезона и окончание, исследователи показали, что удлиняющаяся задержка в изменении окраски листьев и небольшое опережение прекращения фотосинтеза вместе объясняют этот растущий разрыв.

Как более ранняя весна меняет осень

Далее исследование спросило, что движет изменением этих сроков. Одним из ключевых факторов является то, что весна во многих северных регионах теперь начинается раньше. Более раннее распускание листьев означает, что растения начинают рост и поглощение углерода раньше. Структурные уравнительные модели — статистические инструменты для разделения прямых и косвенных эффектов — указывают, что этот ранний старт сдвигает весь цикл роста вперёд. Растения достигают пика активности раньше и особенно для фотосинтеза они также склонны завершать активность раньше. Этот «перенос» из весны в осень оказался гораздо сильнее для сигнала фотосинтеза, чем для показателя зелёности, что помогает объяснить, почему фотосинтез сейчас завершается раньше по отношению к видимой смене окраски листьев.

Тёплая осень сохраняет листья, но не фотосинтез

Другим важным фактором оказалось потепление осенних температур. Тёплая осень в целом задерживала как изменение окраски листьев, так и остановку фотосинтеза, но задержка была немного сильнее для видимого изменения цвета. В начале листопада более высокие осенние температуры явно замедляли потерю зелёности, даже несмотря на то, что продолжительность дня и другие ограничения всё ещё снижали фотосинтетическую активность. Позднее осенью тёплые условия влияли на оба процесса более равномерно, однако в целом это удлиняло период, в который деревья выглядят зелёными, но фотосинтезируют слабо. Другие факторы, такие как осадки, освещённость и концентрация углекислого газа, играли менее значимую или более регионально специфичную роль.

Что это значит для лесов и климата

Для неспециалиста более продолжительный период зелёных листьев может создавать впечатление, что леса дольше и активнее поглощают углерод. Это исследование предостерегает от такой интерпретации. Растущее расхождение между окраской листьев и фотосинтетической активностью означает, что деревья в позднюю осень могут тратить больше времени на дыхание — выделяя углекислый газ — без соответствующего пополнения за счёт фотосинтеза. Это может сократить чистый углеродный поглотитель северных экосистем, даже если в годовом итого они по-прежнему поглощают больше углерода, чем выделяют. Для учёных и лесоуправления посыл ясен: опираться только на зелёность при отслеживании вегетационного сезона вводит в заблуждение. Необходимы прямые измерения фотосинтеза, чтобы понять, как изменение климата меняет реальный продуктивный сезон лесов мира.

Цитирование: 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

Ключевые слова: осенняя фенология, фотосинтез, потепление климата, углеродный цикл лесов, дистанционное зондирование