过去千年中国东北年代际干湿转换的植被响应特征及其生态启示

研究团队基于中国东北四海龙湾玛珥湖(SHML)高分辨率降水指标和花粉序列，首次系统揭示了过去千年(包含MCA和LIA时期)年代际尺度(10-80年)干湿转换事件特征及其植被响应规律，发现LIA时期转换频率显著增高与冷涡活动增强相关，并识别出典型植被响应模式在LIA中后期出现异常，为理解短尺度气候波动下生态系统稳定性机制提供了新视角。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，短时间尺度的气候波动对生态系统的影响日益凸显。过去研究多关注百年尺度的气候事件如中世纪气候异常(MCA)和小冰期(LIA)的生态效应，而对更具破坏性的年代际尺度(10-80年)干湿转换及其植被响应机制认识不足。中国东北作为东亚季风区关键带，其森林生态系统对水分变化极为敏感，但该区域高精度古气候-植被耦合研究仍存在空白。

中国科学院的研究团队选取四海龙湾玛珥湖(SHML)这一保存有年纹层沉积的典型火山湖，整合已发表的高分辨率降水重建数据和花粉记录，首次系统探究了过去千年中国东北年代际干湿转换的植被响应规律。研究采用集合经验模态分解(EEMD)和希尔伯特-黄变换(HHT)提取降水序列中的10-80年周期信号，结合花粉谱定量分析植被结构变化。

关键技术包括：(1)基于年纹层沉积建立精确年代框架；(2)应用EEMD-HHT方法分解降水序列的IMF分量；(3)通过花粉百分比和多样性指数(Diversity index)量化植被组成变化；(4)采用滑动T检验识别干湿转换节点。所有数据均来自SHML已发表的平行岩芯记录。

主要研究发现
年代际干湿转换特征：
EEMD分析显示C1分量(10-80年)代表典型年代际信号。LIA期间转换频率较MCA显著增高(2.3次/百年vs 1.2次/百年)，可能与增强的冷涡活动相关。转换事件平均持续15.6年，其中湿-干转换的降水下降速率(-8.7 mm/decade)快于干-湿转换的上升速率(6.3 mm/decade)。

典型植被响应模式：
湿-干阶段伴随乔木盖度降低(特别是栎属Quercus等阔叶树减少4.8%)和草本扩张(蒿属Artemisia增加3.2%)，干-湿阶段则呈现相反趋势。值得注意的是，针叶树(Picea-Abies)在干期有1-2%的轻微增加，可能反映其较强抗旱性。

LIA中后期的响应异常：
典型模式在1550-1850 CE被打破，出现响应延迟、反转及不同步现象。如1630s干-湿转换后，草本持续扩张而乔木恢复滞后20年；1780s湿-干事件中针叶树反常减少。这种紊乱可能源于高频气候波动、植物生态性状差异及平行岩芯采样偏差的叠加效应。

多样性动态机制：
多样性指数变化与阔叶树动态高度同步(r=0.72)，表明其在维持群落多样性中的核心作用。多样性上升期对应生态系统结构-功能再平衡，而下降期则预示稳定性降低，如LIA末期多样性降低15%与生态系统脆弱性增加相关。

该研究首次揭示了中国东北森林生态系统对年代际干湿转换的响应规律和适应阈值，提出高频气候波动下植被响应的"三阶段"模型：初期定向响应→中期调节适应→后期结构重组。这些发现为预测短尺度气候事件下的生态系统演变提供了历史相似型，特别是指出冷涡活动增强可能导致更频繁的干湿转换，而阔叶树种作为多样性调控的关键类群应成为生态监测的重点。论文发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》，为发展多尺度气候响应框架、提升生态系统韧性管理提供了科学依据。