波兰低地晚萨勒期—早伊姆期植被格局：一种去趋势对应分析（DCA）方法

《Quaternary Science Reviews》：Late Saalian–early Eemian vegetation patterns on the Polish Lowland: A detrended correspondence analysis (DCA) approach

　　

•基于 25 个地点的 536 个花粉谱，对波兰低地晚萨勒期 - 伊默里安期植被进行综合重建。
•冰期 - 间冰期过渡在空间上具有异质性。
•去趋势对应分析 (DCA) 突出了植被模式、生态梯度及空间异质性。
•推断植被斑块性受局部形态、基质性质和水文条件塑造。
•MIS 5e 之前存在短期降温（卡提加特冰期）的证据。

引言
晚萨勒期（萨勒冰期的晚冰期）在确立的第四纪年代地层框架内跨越大约数千年，大致对应于 MIS 6a-5e 阶段（Lisiecki 和 Raymo, 2005; Gibbard 等，2010; Gibbard 和 Hughes, 2021）。它不是一个正式定义的年代地层单位，且这一过渡的持续时间难以精确限定。明确界定的难度源于估计依赖于三个因素：伊默里安期下界的定义、用于识别间冰期条件开始的代用指标，以及沉积记录的临时分辨率和完整性。海洋和陆地记录表明，这一过渡涉及与冰盖退缩及随后间冰期生态系统发展相关的显著气候和环境变化（例如，Lisiecki 和 Raymo, 2005; Beets 等，2006; Hodell 和 Curtis, 2008; Margari 等，2010; Tzedakis 等，2018）。古气候学研究利用各种数据（主要是δ18O、花粉）主要收集于北半球的记录该时期。该时期还表现出一种生物多样性，表明向间冰期条件的过渡并不平稳，而是经历了两阶段的气候振荡（图 1）。这些数据呈现在 Seidenkrantz 等人 (1996) 的集体著作中，最近也有 Majecka 等人 (2026) 针对波兰低地的研究。来自数十个地点的海洋、湖泊和陆地花粉记录表明，在海洋同位素阶段 6/5e 边界之前存在一种“新仙女木”型气候振荡。西欧该时期的陆相沉积记录显示出萨勒冰盖消减后相对温暖条件的痕迹。它还表明，这种变暖（称为策芬间冰期）被一个突然的寒冷和干旱期（卡提加特冰期）所打断，跨越海洋同位素事件 6.01 和 6.0 之间；Seidenkrantz 等 (1996)。这种气候恶化被认为与大西洋经向翻转环流（AMOC）在海因里希事件 11 期间的减弱有关（Heinrich, 1988），正如 Beets 等 (2006) 在阿姆斯特丹盆地所记录的那样。萨勒冰期末期气候振荡的最早记录之一是在德国北部的布罗肯兰地剖面发现的（Menke 和 Ross, 1967）。它包含冰退后植被逐渐发展的首批痕迹，呈苔原和冷草原群落镶嵌模式，富含再沉积花粉物质（花粉带 SS A 指示为冰期 1，根据 Menke 和 Ross, 1967）。随后的气候变化，尽管仍有再沉积花粉粒存在，始于灌木群落的扩散，首先由沙棘、刺柏、矮桦和草本植物（NAP）主导，随后是桦树林（花粉带 SS B 对应于策芬间冰期）。随后对应于卡提加特冰期的降温（布罗肯兰地的花粉带 SS C）体现在草本植物花粉（NAP）和松树（Pinus）比例的增加以及桦树（Betula）花粉的减少，同时刺柏（Juniperus）花粉达到峰值。随后刺柏的下降和桦树花粉比例的急剧增加与伊默里安间冰期的开始有关（Menke 和 Ross, 1967; Menke 和 Tynni, 1984）。

在最后一次间冰期（LIG）开始之前的气候振荡也在南欧的多代代用指标古气候记录中得到记载，包括蒙蒂奇奥（花粉；Allen 和 Huntley, 2009）、伊比利亚边缘和意大利中部的科尔恰洞穴（花粉、底栖δ18O 和洞穴沉积物；Tzedakis 等，2018）、意大利中部的 Tana che Urla（洞穴沉积物；Regattieri 等，2016）、亚得里亚海东岸（花粉；Novellino 等，2025）以及阿尔巴尼亚的奥赫里德湖（花粉；Donders 等，2021）。这些记录为解释晚萨勒期 - 伊默里安期过渡期间的环境变化提供了更广阔的背景。特别是，整合植被、水文和温度指标的多代用指标记录提供了一个机会，可以评估在不同欧洲地点观察到的较冷和较暖条件之间的转变是代表区域一致的气候信号，还是反映地理多变和局部生态系统响应。

在波兰低地，记录了 50 个伊默里安期剖面，其底部含有记录晚萨勒期植被的花粉（Majecka 等，2026）。这些地点主要位于南部的奥得拉尼安冰期（萨勒期）瓦尔塔期（瓦尔塔期）最大范围与北部的维斯图拉期（温斯冰期）边界之间（Marks, 2023）。晚萨勒期植被首次在著作《基于等花粉图的波兰伊默里安期植被历史》中呈现（Kupryjanowicz 等 (编), 2018）。利用等花粉图法，基于百分比数据重建了伊默里安间冰期之前和期间波兰植被覆盖的变化。

基于当时收集的花粉数据库，我们对晚萨勒期进行了全面的植被评估。最近对花粉数据的修订表明，波兰低地的花粉数据具有高度变异性。从波兰西部、中部和东部记录的喜阳类群百分比份额中记录的地理趋势，显示出波兰低地跨间冰期前的气候梯度，这可能是西部大西洋环流和东部大陆影响综合效应的结果（例如，Zagwijn, 1992; Frenzel 等 (编), 1992; Guiot 等，1993）。也有关于波兰低地伊默里安期演替开始的非均匀特征的讨论，这导致对波兰关键地点的伊默里安期下界进行了修订（Majecka 等，2026）。

数据集的复杂性和地点的多样性使得提取适合总结的信息变得困难。因此，花粉数据需要标准化。数值方法促进了孢粉学数据的生态解释（Nalepka, 2005）。生态评估主要得到 CONISS 分析（约束增量平方和）的支持，这是一种用于定量划分地层数据的多变量统计方法（Walanus, 1997; Walanus 和 Nalepka, 2007）。

这项工作的主要目标是：
1) 表征晚萨勒期植被模式；
2) 基于植被转变确定萨勒期/伊默里安期过渡；
3) 检查地理梯度（从西到东），即从晚萨勒期到伊默里安间冰期开始的古环境特征变化轴；
4) 确定间冰期 - 冰期气候振荡是否在晚萨勒期可见。

章节摘要
花粉数据库
由克拉科夫波兰科学院和比亚韦斯托克大学以及作者数据库提供的数据，构成了用于比较所选地点植被演替特征的原始数据集（图 2，表 1）。数据此前已发表（表 1 中的参考文献列表）。

分析针对来自 25 个地点的 30 个选定的花粉光谱序列（即花粉百分比数据）进行。光谱序列被定义为一种

方法：去趋势对应分析 (DCA)
遵循 Hill 和 Gauch (1980)，使用去趋势对应分析 (DCA) 来检查植被数据，旨在可视化物种之间和地点之间的关系。编制了一个数据矩阵，包含代表选定陆生植物类群的花粉粒和孢子的百分比份额。数据代表了许多按地层选择的花粉光谱序列，涵盖了晚萨勒期、伊默里安期及两者之间的过渡。随后数据矩阵进行了 DCA 分析：类群集 1：耐寒和嗜热类群

第一主成分 DCA1 解释了 22% 的数据方差。DCA 分析对考察类群集的结果显示两个主要的不同类群（图 3）。以负 DCA1 值为特征的类群组主要包括草本植物蒿属、藜科、岩蔷薇属未分化、小卷柏（DCA1<-1，低至≈-2）；但也有灌木沙棘、刺柏（DCA1<-2）、麻黄（DCA1<-1）；以及树木云杉。

从 DCA 分析推断的植被分化
去趋势相关分析显示光谱围绕类群集中。基于植被特征的差异，区分了四组光谱，从而能够进行古气候解释；这种分化反映在第一批类群（耐寒和嗜热类群）的 DCA 结果中，显示光谱组之间具有较高程度的变异性（图 3）。第二批类群（仅耐寒类群）的 DCA 结果不太明确：晚萨勒期和早期伊默里安间冰期的景观重建

使用 DCA 分析和植物生态学知识使我们能够捕捉植物群落分布与生态梯度之间的关系。生态梯度是一个或多个环境因素在空间（或时间）上的连续变化，导致物种组成和结构以及生态系统功能的逐渐变化（Odum 和 Barrett, 2007）。在晚萨勒期，植被差异的决定因素肯定包括气候。

结论
进行客观的 DCA 分析使我们能够实现目标，并确定晚萨勒期的植被模式以及萨勒期/伊默里安期过渡时期的植被转变。
- DCA 分析显示，变暖过程的开始被记录为代表禾本科和莎草科的先锋植被，但也证明了更嗜热类群花粉的再沉积证据。再沉积可能是由于活动层永久冻土中高度动态的侵蚀过程。

CRediT 作者贡献声明
亚历山德拉·马耶卡：概念化、数据整理、形式分析、调查、方法论、可视化、撰写 - 初稿、撰写 - 审查与编辑。亚当·瓦兰乌斯：数据整理、方法论、可视化、形式分析、软件。多罗塔·纳莱普卡：数据整理、方法论、资源、软件、可视化、撰写 - 审查与编辑。马格达莱娜·菲洛奇：资源。沃伊切赫·格拉诺谢夫斯基：资源。安娜·赫里诺维埃卡：资源。米罗斯瓦瓦·库普里亚诺维奇：资源。马尔戈扎塔

利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的可能影响本论文报告工作的竞争经济利益或个人关系。

致谢
本工作是波兰科学与高等教育部（项目编号 N N304 352238）和比亚韦斯托克大学、波兰地质研究所 - 国家研究所、W. Szafer 波兰科学院植物研究所、玛丽亚·居里大学、AGH 科技大学、亚当·密茨凯维奇大学、华沙大学、弗罗茨瓦夫大学及西里西亚大学法定资金支持的项目调查的延续。本

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