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下加利福尼亚山地针叶林年轮研究表明冬季降水是主导生长驱动因素，同步不同物种响应；温度和长期干旱作为调节因素，其中四叶松和 Coulter松对干旱最敏感。年际和十年尺度生长波动与ENSO和PDO相关，显示大尺度海洋气候现象对区域森林动态的影响。这些发现强调该生态系统的脆弱性及制定针对性保护策略的必要性。
José Villanueva–Díaz | Hiram Rivera–Huerta | José Manuel Zú?iga–Vásquez | Citlalli Cabral–Alemán | Stephen H. Bullock
国家水-土壤-植物-大气关系学科研究中心（CENID-RASPA），墨西哥国家林业、农业和畜牧业研究所（INIFAP），萨克拉门托运河右岸6.5公里处，Gómez Palacio 35140，杜兰戈州，墨西哥
摘要
下加利福尼亚的山地针叶林在其他干旱环境中作为孤立的避难所得以生存，使它们成为检测气候变化影响的哨兵生态系统。了解这些物种如何应对区域性和大尺度的气候变化对于预测日益严重的干旱和变暖趋势下的森林动态至关重要。本研究调查了墨西哥北部三个山脉中四种主要针叶树种（Pinus jeffreyi Grev. & Balf.、Abies concolor (Gordon & Glend.) Lindl. ex Hildebr.、Pinus quadrifolia Parl. ex Sudw. 和 Pinus coulteri Lamb. ex D. Don）的径向生长受到的气候因素影响。我们利用主成分分析分析了长期树轮年表（119–558年），以识别共同的生长信号，并应用滑动窗口模型来量化物种和地点对降水量、最高和最低温度以及干旱（标准化蒸散量-降水量指数，SPEI）的具体响应。通过相关性分析、频谱分析和小波分析，评估了与大尺度海洋-大气指数（包括厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和太平洋十年涛动（PDO）的关联。结果表明，冷季降水量是年度径向生长的主要驱动因素，这种因素在不同物种间具有同步性，而最高温度和长期水分不足则调节了物种的特异性敏感性。Pinus quadrifolia 和 Pinus coulteri 对多个月干旱条件的响应最为显著。年际（约2–8年）和十年（约13–26年）的生长波动部分与ENSO和PDO周期同步，表明了海洋-大气遥相关对区域森林动态的影响。这些发现突显了这些孤立且对气候敏感的森林在面临加剧的干旱和极端气候事件时的脆弱性，并强调了在制定保护策略时需要考虑物种间的共同和特异性气候敏感性。
引言
尽管下加利福尼亚大部分地区为干旱的沙漠环境，但其山区仍存在针叶林，因为高海拔地区的气温较低且降水量较多（墨西哥国家自然保护区委员会[CONANP]，2006年）。这种条件加上崎岖的地形形成了微气候，使得针叶树能够在沙漠景观中形成孤立的斑块（Riemann和Ezcurra，2007年）。因此，虽然半岛北部具有地中海型干旱气候，以灌木丛和松栎林为主，但这些森林向南延伸，与沙漠气候带的北部边缘重叠（Rzedowski，1988年；Bullock，1999年）。
位于地中海气候区东南边缘的Sierra Juárez和Sierra San Pedro Mártir的松栎林特别容易受到气候变化的影响。这些森林，尤其是那些包含分布范围有限的物种的森林，正受到干旱频率增加、野火和害虫爆发的威胁，这些因素可能导致物种分布变化、种群数量下降和死亡率上升（Riemann和Ezcurra，2007年）。
气候响应函数对于理解温度和降水量变化如何影响下加利福尼亚的物种至关重要。这些函数为预测不同气候情景下的物种分布、存活率和更新情况提供了基础。通过量化共同的生长信号和物种对气候变异的特异性响应，研究人员可以识别出最脆弱的物种，并设计有针对性的保护策略来保护生物多样性（Neupane等人，2023年）。
尽管这些保存完好的森林群落具有重要的生态价值，但关于下加利福尼亚针叶树种气候响应的研究却很少（Martijena，2003年；Meko等人，2013年；Gutiérrez–García等人，2020年）。这些森林在提供支持该地区人类福祉和生产活动所需的生态系统服务方面发挥着关键作用。有限的研究表明，需要进一步研究以评估气候变化可能对这些物种的生理和恢复力产生的影响，从而制定更有效的保护策略。
本研究旨在揭示下加利福尼亚山地针叶树径向生长的气候驱动因素。我们重点关注：（i）识别不同物种和地点之间的共同生长模式；（ii）量化物种对降水量、温度和干旱的特异性响应；（iii）评估大尺度气候变异（包括ENSO和PDO）的影响。我们假设冬季-春季降水量是所有物种生长的主要决定因素，而温度和干旱的响应则取决于物种的特定生态特征。此外，我们预计年际和十年生长波动会反映ENSO和PDO周期，从而突出海洋-大气遥相关在塑造区域森林动态中的作用。
研究区域
本研究在墨西哥下加利福尼亚北部的三个山脉中对主要针叶树种进行了树轮采样：Sierra de San Pedro Mártir（SSPM）、Sierra de Juárez（SJU）和Sierra Blanca（SBA）（图1）。
SSPM位于墨西哥中部的下加利福尼亚（30°44′42″ N, ?115°13′08″ W），是一个具有地中海气候和高生物多样性的山脉（Plauchu-Fryn等人，2020年）。海拔范围从750米到3098米，年平均降水量...
年表描述
为研究区域的六个地点和四种代表性物种建立了残差年表。最长的年表是来自SSPM的Pinus jeffreyi，长达558年，最短的是来自SBL的Pinus coulteri，为119年（图2a–f）。所有年表在其共同时间段内显示出相似的年际变化。
所有年表的序列互相关阈值（SI = 0.3281）均得到满足。Abies concolor来自SSPM的年表显示出最高的互相关值（0.82），而...
讨论
了解下加利福尼亚针叶树种如何应对气候变异对于预测变化环境条件下的森林动态非常重要。在本研究中，我们首先利用树轮序列识别了不同物种之间的共同生长模式，揭示了影响生长的主要气候信号。然后我们应用滑动窗口分析来评估物种对关键气候变量的特异性响应。这种方法有助于更细致地理解...
结论
下加利福尼亚山地森林的针叶树生长与冷季降水量（11月至4月）密切相关，这种降水量使不同物种的生长响应保持同步，尽管它们在生态特性上存在差异。温度和干旱作为次要调节因素，但不同物种对水分短缺的敏感性不同，其中Pinus quadrifolia和Pinus coulteri对中短期和长期水分不足的响应最为明显。
年际和十年生长波动反映了ENSO和PDO周期的影响...
资助
本研究由CONACYT资助（项目编号：CB–2016–01–283134，项目名称：“墨西哥树轮年代学网络：水文气候和生态应用”）。
CRediT作者贡献声明
José Villanueva–Díaz：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，数据可视化，项目监督，方法论设计，研究实施，资金筹集，数据分析，概念构思。
Hiram Rivera–Huerta：撰写 – 审稿与编辑，资源协调，方法论设计，资金筹集，概念构思。
José Manuel Zú?iga–Vásquez：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，数据可视化，软件应用，方法论设计，研究实施，数据分析。
Citlalli Cabral–Alemán：
