為什麼常青樹在秋天不變色？

落葉樹為什麼要落葉

現在是北半球的秋天，也就是賞葉的季節。現在是人們出門欣賞塗滿大地的橙色、紅色和黃色樹葉的時候了。

但在這些明亮、多彩的板塊中，有一些樹木卻始終保持著綠色。常綠針葉樹在這個季節的奇觀中顯得另類嗎？

隨著氣溫開始下降，闊葉溫帶樹木——比如楓樹和橡樹——從樹葉中提取綠色的葉綠素。這種色素吸收陽光來進行光合作用。樹木儲存了來之不易的礦物質，主要是氮，它們將葉綠素投入到木材中，以便在未來的生長季節重新利用。在冬天落葉之前，黃色、橙色和紅色很快就能看出來。

針葉樹是一種圓錐形的樹木，它全年都能保留葉子，並有一種不同的策略來抵禦冬天的壓力。

保持常綠並不是說整個冬天都要進行光合作用。寒冷的氣溫會影響針葉樹的新陳代謝，就像影響其他生物一樣。事實上，在寒冷的冬天，常綠的針葉樹並不比它們沒有葉子的鄰居進行更多的光合作用。

要理解常綠的好處，最好的方法是考慮樹葉的生長成本。畢竟，針葉其實只是改良過的葉子。

樹木是如何平衡葉片生長所需的能量和葉片透過光合作用產生的能量的呢？換句話說，這些樹葉需要多長時間才能償還生長成本，併為樹木的投資帶來回報？

落葉樹必須在一個單一的生長季節收回它們在樹冠上的投資。相比之下，常綠的針葉樹，透過掛在針葉上，賦予這些針葉多個生長季節，為其樹木的資產負債表做出貢獻。這是保持綠色的真正好處。

常青樹的葉子壽命更長，這意味著它們可以在不適合它們的環境中生存。在高緯度和海拔地區，較短和較冷的生長季節會限制光合作用的活動。乾旱會進一步干擾光合作用。在這種更嚴酷的條件下，一年的時間可能不足以讓一片葉子產生足夠的能量來償還樹木的生長成本。

這也許可以解釋為什麼常綠的針葉樹佔據了阿拉斯加、加拿大和北歐高緯度地區的山頂和北方森林。落葉闊葉樹大多從這樣的棲息地中消失——這意味著它們無法平衡投資和葉片在單個季節的光合作用回報。

常綠針葉的壽命差異很大，與生長季節的壓力程度有關。新英格蘭南部常見的一些溫帶樹木，如白松，針葉只保留兩個生長季節。單根白松針僅越冬一次，最低限度符合常綠的定義。

有些針葉樹，如落葉松，甚至連這一點也做不到，相反，每年秋天，它們的整個針葉冠都會脫落，呈現出明亮的金黃色，成為秋天樹葉的一大亮點。

相比之下，在乾旱的西南地區高海拔地區生活的狐尾松（bristlecone pine），在近50年的時間裡都是依靠單針生長的。考慮到生長季節的壓力，狐尾松針葉可能需要差不多那麼長的時間才能從生長投資中獲得光合回報。

適應壓力

越冬對樹木造成了巨大的壓力。

零度以下的溫度會給常綠針葉帶來細胞凍結的風險，這將是致命的。為了防止冰凍，常綠針葉樹積累了高濃度的被稱為低溫保護劑的溶解物質，這些物質可以降低細胞中水的冰點，保護關鍵的細胞結構，同時又不會干擾新陳代謝。

寒冷、降雪和吹冰，加上對壽命的要求，導致常綠針葉樹把它們的能量投入到針葉的韌性上。針葉樹的針有不同的韌性；例如，壽命相對較短的白松針更加嬌嫩。使針更耐用的纖維材料進一步深化了針葉樹的投資，延長了實現針的建造成本回報所需的時間。

大雪會導致樹枝斷裂，這是常綠的主要風險。薄，往往下垂的針葉樹針捕捉到的雪比落葉樹木的闊葉少。事實上，當落葉樹因為暴風雪而失去枝幹時，通常是在雪季邊緣的風暴中——在秋天或春天——而不是在仲冬風暴中，那時樹冠是沒有葉子的。你有沒有想過，為什麼落葉樹木在春天要花這麼長時間落葉，結果卻錯過了好幾個生長的日子？請記住，樹木並不想冒著被一場反常的春天風暴破壞的風險。

針葉樹的樹枝結構也適用於降雪。針葉樹的樹枝通常從樹幹向外向下伸展：想想聖誕冷杉。不僅如此，針葉樹的樹枝通常比落葉樹的樹枝更柔韌。大雪覆蓋了針葉樹的樹枝，直到它們形成了一定的傾斜度。

無論何種樹種，在中緯度地區，那裡的雪在冬天飛舞，生長季節通常是溫和和有利的，樹木需要策略來度過難關。有些人每年春天都會用樹葉做成皇冠。常青樹的針葉和枝葉上都有過冬所必需的特徵，這樣就能活到春天——對某些樹來說，還能活到春天。