樹木在調(diào)控氣候和主導(dǎo)碳匯方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，而氣候變暖引發(fā)的熱浪和干旱則對高山林線冷適應(yīng)樹木的生長狀況產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。太白紅杉作為秦嶺高山林線的先鋒樹種，是中國特有、秦嶺唯一的落葉松屬國家二級(jí)保護(hù)樹種，并與其林下物種形成的森林生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱，在指示氣候環(huán)境變化、評(píng)估水源涵養(yǎng)功能和保護(hù)高山生物多樣性中發(fā)揮著重要作用。木質(zhì)素作為樹木徑向和軸向生長的第二大結(jié)構(gòu)性物質(zhì)，具有支撐組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)固和應(yīng)對水熱環(huán)境脅迫的功能，尤其結(jié)構(gòu)位點(diǎn)與功能基團(tuán)是探究生長—環(huán)境響應(yīng)關(guān)系的有效指標(biāo)。然而，能否利用木質(zhì)素結(jié)構(gòu)特異性來研究林線樹種的種間生長關(guān)系和氣候響應(yīng)特性還存在未知，其相關(guān)化學(xué)結(jié)構(gòu)機(jī)理也有待進(jìn)一步厘清。

　　木質(zhì)素間位甲氧基穩(wěn)定氫同位素比率的年際與種間變化特征表明，太白紅杉與其林下第二生態(tài)位的陜西杜鵑在氣候暖干化背景下，尤其自1990年以來正經(jīng)歷著生長季延長和熱量積累的一致性增強(qiáng)種間模式；對于水熱氣候響應(yīng)，兩樹種存在明顯的種間差異性，即落葉針葉生活型—太白紅杉能較好的記錄生長季5-9月溫度和降水信號(hào)，而常綠闊葉生活型—陜西杜鵑則發(fā)生水熱信號(hào)丟失現(xiàn)象；優(yōu)勢生活型樹種的權(quán)重組合發(fā)現(xiàn)，秦嶺林線樹種組合能更為顯著地通過木質(zhì)素甲氧基穩(wěn)定氫同位素指示高山區(qū)域的水熱環(huán)境變化。對于種間響應(yīng)差異的可能機(jī)理在于，盡管木質(zhì)素生物合成存在種間協(xié)同性，但木質(zhì)素母苯環(huán)3位和5位存在位點(diǎn)甲基化的生理代謝異質(zhì)性，從而使得將僅含有間3位木質(zhì)素單體的太白紅杉與同時(shí)含有間3/5位木質(zhì)素單體的陜西杜鵑進(jìn)行物種組合，更能反映整個(gè)林線森林生態(tài)系統(tǒng)樹木生長動(dòng)態(tài)對水熱資源變化的響應(yīng)。

　　上述研究成果以“Warming and drying increased the interspecies consistency of tree-ring lignin methoxy δ2H variability at the alpine treeline”為題，近日發(fā)表于國際地學(xué)綜合期刊Global and Planetary Change（中科院一區(qū)TOP期刊，IF=4.0）,西安植物園為第一署名單位，路強(qiáng)強(qiáng)博士為第一作者，陜西師范大學(xué)劉曉宏教授為通訊作者。該研究獲國家自然科學(xué)基金委（42301053）、陜西省科技廳（2024ZC-KJXX-099）和陜西省科學(xué)院（2023k-08）等項(xiàng)目資助。特色農(nóng)業(yè)與環(huán)境植物學(xué)團(tuán)隊(duì)、西北大學(xué)、陜西省氣象臺(tái)、太白山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局、中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、秦嶺國家植物園等相關(guān)人員參與了本研究工作。

　　文章全文鏈接：DOI: 10.1016/j.gloplacha.2024.104468