全新世气候最暖期意大利中部山毛榉与常绿栎林的共存机制解析

本研究通过高分辨率多指标古生态学分析，揭示了全新世气候最暖期(HTM)意大利中部火山湖沉积记录中温带山毛榉(Fagus sylvatica)与地中海常绿栎树(Quercus ilex)的特殊共存现象。研究人员结合孢粉学、炭屑分析和地球化学指标，发现8,450-7,450 cal years BP期间气候驱动植被演替，而7,450 cal years BP后人类农业活动显著改变森林结构。该研究为理解地中海森林群落对气候变暖的响应机制提供了关键案例，对全球变暖背景下的生物多样性保护具有重要启示意义。

　　

在地中海这个全球生物多样性热点区域，森林群落正面临气候变暖的严峻挑战。特别引人关注的是，如今在意大利低海拔地区几乎绝迹的奇特现象——温带山毛榉(Fagus sylvatica)与地中海常绿栎树(Quercus ilex)的共存群落。这两种生态习性迥异的树种，前者喜凉爽湿润，后者耐干旱温暖，它们曾在全新世气候最暖期(HTM)广泛共存，这成为生态学家亟待破解的谜题。

为揭示这一生态谜团，来自瑞士伯尔尼大学等机构的研究团队选取意大利中部Latera火山口的Mezzano湖作为天然实验室。这个直径仅0.5 km的火山湖保存了连续的高分辨率沉积记录，就像一本完整的地质日记，记载着8,450-7,050 cal years BP期间的生态环境变迁。相关研究成果发表在《Forest Ecosystems》上，为预测未来气候变暖下的植被响应提供了历史参照。

研究团队运用了多项关键技术：通过加速器质谱(AMS)放射性碳测年建立精确年代框架；采用每0.5 cm连续采样（时间分辨率约9.6年）的孢粉分析重建植被历史；结合显微和宏观炭屑量化火灾活动；利用X射线荧光(XRF)和高光谱成像(HSI)分析沉积物元素和色素含量；通过广义加性模型(GAMs)和冗余分析(RDA)等统计方法解析环境驱动因子。

研究结果揭示了三个关键阶段：

1. 气候主导期(8,450-7,450 cal years BP)：早期山毛榉扩张响应季节性减弱，随后常绿栎在8,200 cal years BP后随气候变暖而繁荣，形成罕见的共存格局。温度记录显示火山口内夏季比外围低2°C，这种微气候为山毛榉提供了避难所。
2. 人类活动初期(7,450-7,350 cal years BP)：新石器农业活动导致森林开敞，火耕活动增加，树木花粉从>80%骤降至<80%，生物多样性指标(PRI和PIE)显著上升。
3. 强烈干扰期(7,350-7,050 cal years BP)：农耕活动加剧，温带树种如山毛榉、榆树(Ulmus)等急剧减少，而地中海栎树和草本植物占据优势。

讨论部分指出，这项研究具有双重科学价值：一方面证实火山口等特殊地形可通过形成冷湿微气候(Cool and moist calderas)维持温带树种在暖期存活，这对未来气候变暖下的保护规划具有指导意义；另一方面揭示了早期人类活动已能显著改变自然植被格局，但当前人类影响强度已远超新石器时代。研究预测，在全球变暖背景下，类似火山口的地形可能成为地中海地区温带树种的避难所(refugia)，但需要严格控制人类干扰才能维持这些特殊生态系统的存续。

该研究创新性地将古生态记录与现代观测相结合，证实物种分布不仅受大尺度气候控制，微生境条件同样至关重要。这一认识将有助于优化保护策略——在未来气候情景下，应重点保护具有特殊微气候的栖息地，为敏感物种提供"气候避难所"。同时研究也警示，人类活动与气候变化的协同作用可能加速某些生态系统的不可逆转变。