随着全球变暖过程的加剧，很可能会出现更加复杂的生态环境响应过程。了解古植被对气候变化的响应过程和反馈机制，对于理解生态系统和气候系统的动态关系、碳循环过程和气候动力学机制有重要意义，将极大提高人类对生态环境变化的应对和适应能力，促进社会-生态环境的可持续发展。
末次冰消期（距今1.9万年到1.17万年前）是地球生态系统发生巨大变化的时段，这一时期高纬冰盖和山地冰川逐渐消融，全球气候极不稳定，发生了多次快速而剧烈的千年尺度的气候振荡事件，如博林阿罗德（Bolling-Allerod，距今1.47-1.29万年前）暖期和新仙女木（Younger Dryas，距今1.29-1.17万年前）冷期等。一些模型和古植被记录研究认为植被变化显著落后于气候变化约200到3000年，并归因于生态系统的弹性、冻土融化的滞后效应和土壤的不良营养状况。但是，另一些研究则认为植被变化只落后于气候变化几十年甚至近同步，并认为植被对大尺度气候变化反应敏感且迅速。产生以上争议的原因：(1) 大多数现有的植被记录时间跨度太短，不能覆盖完整的末次冰消期；(2) 缺乏独立的高分辨率气候记录，制约了植被对气候变化响应特征的评估；(3) 对不同植物类群的气候耐受范围认识不足，从而难以评估植被群落和气候因素之间的对应关系。因此，亟需寻找长尺度、高分辨率、精确定年、定量的古植被记录来探讨上述问题。
中国科学院地质与地球物理研究所徐德克副研究员、吕厚远研究员、储国强研究员等，联合云南师范大学沈才明教授，国家地质实验测试中心孙青研究员，采用年纹层计数与铅-铯-碳14贝叶斯模型相结合的高精度定年方法，对吉林小龙湾玛珥湖年纹层沉积物开展研究。他们利用同一个钻孔的孢粉和正构烷烃单体碳同位素指标，分别重建了区域高分辨率植被演替和气候演化历史（图1），探讨了东亚地区末次冰消期不同千年尺度气候事件期间的植被演替的时间、速率和响应模式。
图1 小龙湾玛珥湖主要植被种类、植被演替速率、生物群区划、第二主成分、长链正烷烃单体δ13C与格陵兰冰芯δ18O、北半球中纬度温度和东亚石笋δ18O记录比较。紫色条带为千年尺度气候事件的过渡阶段
结果表明，末次冰消期东亚地区植被对气候变化表现出快速而灵敏的响应方式，但其演替速率和方式与气候变化的速率和幅度密切相关（图2）：
图2 主要花粉类型的变化过程及其年均温和年降水的最佳值和耐受区间
（1）在博林阿罗德暖期开始阶段(距今1.48-1.38万年前)，东亚地区出现了1千年左右的增温变湿过程和广泛的森林扩张情况。森林生态系统经历了慢速和逐步的演替过程，即当气候变化较缓慢时，植被会逐渐适应气候变化，保留一部分原有的群落成分。
（2）在博林阿罗德到新仙女木(距今1.32-1.28万年前)以及新仙女木到早全新世(距今1.17-1.13万年前)阶段，水热条件经历了约4百年快速转变过程。东亚地区森林生态系统呈现快速转变过程，即原有的群落成分被迅速取代而消失，形成全新的森林生态系统（图3）。
图3 快速和慢速气候变化条件下的植被演替概念模型
因此，在没有临近高纬冰盖、山地冰川或土壤的营养状况发育不良区域条件下，植被演替和气候大幅度变化的起始时间是接近同步的，不存在明显的百年和千年尺度的滞后效应。研究进一步分析发现该地区的植被变化主要受东亚季风系统控制的水热条件（温度和降水）的影响，而不是单纯的高纬度气候强迫，这些水热条件变化受到北半球高低纬度大气海洋动力学调制。
本研究揭示了东亚地区末次冰消期植被与气候变化之间的动态关系，为预测未来生态系统对气候变化的响应机制提供了地质学证据。研究结果发表于国际学术期刊PNAS nexus (徐德克，吕厚远，储国强，沈才明，孙青，伍婧，李丰江，宋兵，崔安宁，李浩，吴乃琴. Fast response of vegetation in East Asia to abrupt climatic events during the last deglaciation[J]. PNAS nexus, 2023, 2(3): pgad061. DOI: 10.1093/pnasnexus/pgad061)。研究得到国家自然科学基金(T2192952, 42030507)，国家科技部重点研发计划(2022YFF0801502)，国家自然科学基金(42177437, 42071103, 41771237, 41888101)，中科院先导专项B类 (XDB26000000)，云南省基础研究专项项目(202101AS070006)的支持。
