隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，我們?cè)跇淠境跫?jí)生長(zhǎng)（開花、展葉和發(fā)芽等）對(duì)氣候變化的響應(yīng)方面取得了一系列突破性進(jìn)展。但由于樹木木質(zhì)部物候的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)十分稀少，學(xué)界較少關(guān)注樹木木質(zhì)部物候的變化，這阻礙了對(duì)森林大空間尺度碳收支的評(píng)估和預(yù)測(cè)。而且近年來逐漸有報(bào)道指出，雖然全球植被綠度、葉子面積以及CO2吸收量顯著增大，但木質(zhì)部的生長(zhǎng)量并沒有相應(yīng)的增加。目前全球范圍內(nèi)極端氣候頻發(fā)、溫度波動(dòng)大，但木質(zhì)部物候?qū)囟炔▌?dòng)的響應(yīng)在大尺度范圍內(nèi)的研究尚屬空白。
2024年2月6日，浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃建國(guó)教授團(tuán)隊(duì)在 Current Biology 發(fā)表了題為High preseason temperature variability drives convergence of xylem phenology in the Northern Hemisphere conifers的研究論文，揭示了在全球變暖背景下，較大的溫度波動(dòng)會(huì)引起森林木質(zhì)部的春季物候趨同，木質(zhì)部細(xì)胞增大趨向于自芒種開始，細(xì)胞壁增厚則趨向于自夏至日開始，團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這是樹木在外部環(huán)境不可預(yù)測(cè)的情況下選擇了一種相對(duì)保守的生長(zhǎng)策略，即在確保水分和光照充足的時(shí)間節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)木質(zhì)部生長(zhǎng)。這一研究填補(bǔ)了目前木質(zhì)部物候研究在大尺度范圍內(nèi)的空白，為進(jìn)一步研究全球變暖與極端天氣頻發(fā)的疊加情形下樹木物候變化和森林結(jié)構(gòu)、功能變化奠定基礎(chǔ)。
目前主要通過微樹芯（Microcoring）方法監(jiān)測(cè)樹木木質(zhì)部物候，但微樹芯方法及其隨后的實(shí)驗(yàn)室處理過程相當(dāng)耗時(shí)耗力。為此，我們與全世界使用該方法的45位研究者合作，得到了一個(gè)覆蓋北半球（23-66°N）且橫跨寒帶、溫帶、地中海和亞熱帶75個(gè)研究樣地的20個(gè)針葉樹種的木質(zhì)部物候監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)集。
我們發(fā)現(xiàn)，隨著不同站點(diǎn)季前溫度變異（PTV，preseason temperature variability）的增加，木質(zhì)部春季物候存在趨同現(xiàn)象，即木質(zhì)部細(xì)胞傾向于在一年中的6月5號(hào)開始增大，而在夏至日開始細(xì)胞壁增厚（圖1）。
與季前溫度波動(dòng)相關(guān)的木質(zhì)部現(xiàn)象的趨同性。隨著溫度波動(dòng)(PTV)增大，木質(zhì)部細(xì)胞傾向于在一年中的6月5號(hào)開始增大(A)，而在夏至日開始細(xì)胞壁增厚(B)。PTV是在分別對(duì)每棵樹、地點(diǎn)和年份進(jìn)行木質(zhì)細(xì)胞膨大和木質(zhì)細(xì)胞壁增厚開始日之前的80天期間計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)偏差。藍(lán)色實(shí)線表示貝葉斯分位數(shù)回歸分析的模型擬合結(jié)果（1st，5th，10th，15th，25th，50th，75th，85th，90th，95th和99th百分位數(shù)），灰色區(qū)域表示95%置信區(qū)間。紅色實(shí)線表示平均回歸結(jié)果，紫色線表示6月5日（A）和夏至（B）。
而且值得一提的是，中國(guó)24節(jié)氣之一的芒種大約在6月5號(hào)，自這天起，北半球大部分地區(qū)雨水開始增多，而木質(zhì)部細(xì)胞增大需要充足的水分產(chǎn)生膨脹壓力。而細(xì)胞壁增厚更依賴于光合產(chǎn)物，而夏至日這天是全年中光照最強(qiáng)的時(shí)候從而有利于光合作用。因此，我們認(rèn)為在溫度波動(dòng)大，也就是外部環(huán)境不可預(yù)測(cè)的時(shí)候，樹木傾向于選擇一種相對(duì)保守的生長(zhǎng)策略，即只在能確保充足水分和光照的確定時(shí)間節(jié)點(diǎn)開始啟動(dòng)木質(zhì)部生長(zhǎng)。
基于這一結(jié)果，值得我們思考的是在未來全球變暖的同時(shí)，極端溫度頻發(fā)的話，樹木是會(huì)響應(yīng)變暖而使春季物候提前，還是在確定的6月5號(hào)和夏至日分別開始細(xì)胞增大和細(xì)胞壁加厚？如果是后者的話，在溫度波動(dòng)大的地區(qū)森林響應(yīng)氣候變暖的程度可能不如我們期待的大，而且物候趨同會(huì)增加樹木對(duì)水分、養(yǎng)分等資源的競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)而影響森林結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力等。
浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃建國(guó)教授為論文的通訊作者，中國(guó)科學(xué)院華南植物園張亞玲副研究員為論文的第一作者。該研究受國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江大學(xué)“求是特聘教授”人才引進(jìn)項(xiàng)目等資助。
