高加索地区树线晚材蓝光强度网络揭示的夏季温度一致性信号及其气候重建潜力

针对高加索树线生态区传统树轮宽度(TRW)气候信号弱化的难题，研究者构建了多物种树轮宽度指数(TRWI)与晚材蓝光强度(LWBI)网络。结果表明LWBI与夏季温度(JJA)呈稳定强相关，显著优于TRWI的温度响应，为区域气候重建提供了新范式。

　　

高加索山脉的树线生态区长期处于自然气候与人类活动的双重影响下。传统树轮宽度(TRW)作为气候代用指标在此区域面临严峻挑战——人类土地利用历史破坏了山地森林与高山草甸的平衡，复杂的植被动态使TRW的气候信号变得模糊不清。更棘手的是，全球变暖正在重塑该地区树木生长的温度限制格局，而苏联解体后减少的人类活动又促使森林向原无树区域自然扩张。这些交织的生态过程使得科学家难以厘清：当前树线环境的树木生长究竟在多大程度上受温度控制？

为解决这一科学难题，由Lea Schneider领衔的国际团队在大小高加索山脉的7个树线站点(海拔1900-2300米)建立了多物种网络，采集东方云杉(Picea orientalis)、高加索冷杉(Abies nordmanniana)和欧洲赤松(Pinus sylvestris)的树轮样本，构建了7条树轮宽度指数(TRWI)和7条晚材蓝光强度(LWBI)年表。研究创新性地采用双代理指标对比策略，结合主成分分析(PCA)等统计方法，系统评估了1902-2014年间不同生长指标与气候因子的响应关系。

关键技术包括：(1)采用ADP去趋势法保留年代际至多年代际尺度变率；(2)通过平均序列间相关系数(R?)和EPS值评估年表强度；(3)计算TRWI/LWBI与月/季气候要素的相关性；(4)利用PCA提取网络共同信号。样本来自大小高加索山脉现生树线成熟林，涵盖开放/半开放冠层环境。

【研究结果】
• 年表强度：TRWI的R?值(0.43-0.65)普遍高于LWBI(0.37-0.48)，但两者EPS值均>0.85阈值，满足可靠性要求。
• 温度响应：所有LWBI年表均与夏季(6-8月)温度呈现稳定强相关，而TRWI仅与冬季/春季温度存在弱相关，且受降水等非气候因素干扰显著。
• 降水响应：TRWI对夏季降水有中度响应，LWBI则完全不受降水影响。
• 共同信号：PCA显示LWBI网络存在稳健的共同信号，其第一主成分与夏季温度的相关性强于TRWI对应成分。

【结论与意义】
这项发表在《Dendrochronologia》的研究首次证实：在高加索树线区域，晚材蓝光强度(LWBI)作为成本效益高的密度替代指标，能有效克服传统TRW的局限性。其稳定的夏季温度信号跨越不同频率域，且不受降水干扰的特性，特别适合用于小高加索地区(此前缺乏相关研究)的年分辨率气候重建。

更深层的启示在于：即便在人类活动深刻改造的树线环境中，LWBI仍能捕捉到纯粹的温度控制信号，这为理解全球变暖背景下高山生态系统的响应机制提供了新视角。多物种网络的建立证明该代理在三种针叶树种中具有普适性，为拓展欧亚大陆山地的气候重建网络奠定了方法学基础。研究同时警示：当前部分树线可能因历史人类干扰低于其理论温度极限，在解释TRW气候信号时需格外谨慎。