晚冰期与全新世气候变化对南波罗的海环境的影响：基于植物沉积古DNA与硅藻沉积记录的多指标研究

为解决传统花粉分析在古植被重建中分辨率不足的问题，研究人员结合植物沉积古DNA(sedaDNA)、硅藻和岩性数据，对立陶宛Dūk?telis古湖开展多指标研究。研究发现sedaDNA能提供更高分辨率的局部植被信息，与花粉数据形成互补，揭示了晚冰期至全新世湖泊生态系统的演变过程及人类活动影响，为波罗的海地区古环境研究提供了新方法学范式。

　　

在古环境重建领域，传统显微镜下的花粉分析虽被广泛应用，却长期面临两大困境：一是花粉的鉴定分辨率通常只能达到属或科水平，二是其代表性易受水体大小、风向等环境因素干扰。尤其对于波罗的海这样的关键气候敏感区，现有研究多依赖单一花粉指标，难以捕捉微生境尺度的生态细节。更棘手的是，该地区早期人类活动（如森林砍伐）与自然气候变化的叠加效应，使得植被演替机制的解释充满争议。

立陶宛Dūk?telis古湖的沉积序列为破解这些难题提供了理想载体。这个形成于末次冰盛期后的水体，不仅保存了连续完整的沉积层，其小型盆地的特性更能有效捕获本地植被信号。由立陶宛和德国科学家组成的联合团队在《Quaternary International》发表的研究中，创新性地将植物沉积古DNA(sedaDNA)技术与传统硅藻、花粉分析相结合，首次在波罗的海国家实现了多尺度环境重建。

研究团队运用三项核心技术：1) 采用trnL (UAA)叶绿体基因的g-h引物进行sedaDNA扩增，克服古DNA高度降解的挑战；2) 通过9个AMS ¹⁴C测年数据建立精确的年代框架，排除底部3个异常测年数据；3) 整合硅藻群落组成与沉积物岩性特征，重建湖泊营养状态演变史。所有样本均来自DUK_D22岩芯，覆盖约14,000年的环境记录。

研究结果显示：

1. 晚冰期植被格局：sedaDNA检测到北极熊果（Arctostaphylos uva-ursi）和岩须属（Dryadoideae）等高山物种与三叶草科（Trifoliaceae）等低地草本共存，揭示出冰后期快速变化的地貌创造的异质性生境。这一发现修正了传统花粉数据对植被均质化的判断。

2. 湖泊生态转型：硅藻与水生植物sedaDNA显示，约10,000 cal yr BP时湖泊从浅水富营养状态转为深水系统，对应岸生桤木（Alnus）等树种的扩张。值得注意的是，sedaDNA在此阶段过度代表水生植物，可能掩盖区域森林的真实覆盖率。

3. 人类活动印记：约3,700 cal yr BP出现的燕麦（Avena）和车轴草（Trifolium）DNA信号，与花粉记录中3,300 cal yr BP的森林衰退期吻合，证实农业活动对景观的改造存在"时滞效应"。

讨论与结论部分强调：该研究首次证实sedaDNA在波罗的海低地的应用价值，其局部高分辨率特性与花粉的广域代表性形成完美互补。方法学上，短片段trnL引物的成功应用为高降解样本分析树立典范，但也暴露出参考数据库覆盖不足的局限（如部分北极物种无法匹配）。更重要的是，研究发现湖泊沉积环境会系统性放大水生植物信号，这对未来量化研究提出新的校正需求。

这项研究不仅重建了南波罗的海最完整的古生态序列，更开创性地建立了"DNA-花粉-硅藻"三线验证模型。其揭示的微生境分化机制，为预测当代气候变化下的生态系统响应提供了历史参照系。正如作者Gedminien?等指出："当传统方法遭遇解释困境时，sedaDNA就像一把解开沉积层密码的瑞士军刀——虽然需要谨慎使用，但总能带来意想不到的发现。"