О чем говорит срез дерева
Годичные кольца деревьев
Ученик начальной школы знает, что определить возраст древесных растений можно по их срезу, определив количество годичных колец. Впервые этот способ предложил Леонардо да Винчи. Он же предположил причину, от которой зависит ширина колец, указывая на метеорологические условия. Русские ученые А. Н. Бекетов и Ф. Н. Шведов подтвердили его предположения своими научными исследованиями. Но случилось это уже в 19 веке. А американские исследователи связали особенности рисунка на срезе и аномальные природные явления, сопоставив возраст растений и метеорологическую хронику на западе Северной Америки. Выяснилось, что деревца, начинающие свою жизнь в весенний период имеют узор из годичных колец, заметно отличающийся от тех, что зарождались осенью. Принято считать, что каждому кольцу соответствует один год жизни. Но в процессе исследований ученые выяснили, что некоторые деревья имеют ложные годичные кольца, а у иных их нет вообще.
Память у дерева
Многие деревья живут гораздо дольше, чем люди, сохраняя в себе тайны пережитого целых поколений. Но самое главное, что они хранят в себе «карту памяти» природы, которую можно увидеть, сделав разрез ствола дерева. Ведь проще всего узнать о возрасте – это подсчитать годичные кольца деревьев.
На сегодняшний день стараниями и трудами ученых самым популярным методом исследования возраста и условий роста является взятие у ствола дерева небольшого образца, называемого керном. Древесное растение при этом не страдает, а продолжает развиваться.
Между древесиной и корой содержится клеточная ткань, называемая камбием. Годичные кольца и состоят из клеток камбия. Они неравномерно делятся, в зависимости от климата и погодных условий, обволакивая древесину в очень тонкое кольцо, размером не менее одного миллиметра. При делении эти клетки образуют проводящую ткань. По ней движутся соки и питательные вещества. Это происходит весной, когда отступают морозы, почва оттаивает и растение нуждается в питании для дальнейшего роста и развития. Ближе к холодам, когда процесс роста замедляется, стенки проводящих сосудов утолщаются и начинают образовывать более плотные и крепкие годичные кольца деревьев, представляющие собой впоследствии кору дерева. Кора служит механической защитой и придает крепость стволу.
Что определяют по годичным кольцам
По годичным кольцам деревьев определяют возраст дерева. Они находятся в древесине. Самое старшее кольцо расположено в середине среза, потому что каждое новое нарастает на предыдущем.
Кроме этого, по разрезу ствола дерева можно вычислить погодные катаклизмы прошлого и делать прогнозы. Ученые всегда задавались вопросом, почему годичные кольца имеют разную ширину. Наука дендроклиматология объясняет это взаимосвязью между переменой сезонной погоды и ежегодным приростом древесины. Если условия климата были плохими, то и годичные кольца деревьев будут узкими. Широкие кольца появляются, когда природные условия наиболее подходят для роста и развития.
Самые старые деревья-гиганты
Но в середине 20 века с целью научных исследований, спилили древнюю остистую сосну межгорную, которой оказалось более 4900 лет! Специалисты не могли и предположить, что сосне около 5 тысяч лет, ведь его высота была не более 10 метров. Конечно, они пожалели о содеянном, но именно благодаря этому случаю стало понятно, что размеры дерева не всегда соответствуют его возрасту. К изучению остальных сосен-долгожителей относятся теперь более внимательно и бережно, используя для исследования самые современные методики и технологии. Таких сосен–долгожителей наcчитали немало и каждой из них дали собственное имя.
Годичная карта этого уникального древнего древесного растения отличаются своей необыкновенной плотностью, поэтому не видны невооруженным глазом. Оно растет очень медленно и увеличивается в диаметре за 100 лет всего лишь на 2,5см. На сегодняшний день эти сосны считаются самыми древними на нашей планете. Но кто знает о том, что случится еще лет через 50 или 100. Возможно, другие ученые смогут найти деревья еще старше этих.
Дендрохронология. Что могут рассказать деревья
годичные кольца на спиле твола
Н а первый взгляд может показаться, что дерево – безмолвный истукан, отрешенно возвышающийся посреди леса или улицы, равнодушный и безучастный к кипящей вокруг него жизни. Но на самом деле это живое существо, которое не просто растет где-нибудь в лесу, у дороги или во дворе. Оно именно живет и находится в тесной связи со всем, что его окружает. Каждое дерево ведет своего рода летопись происходящих вокруг него событий.
Где у дерева память?
У деревьев есть «память», и она куда крепче, чем человеческая. А поскольку зеленые великаны живут по несколько сотен и даже тысяч лет, их можно считать настоящей кладовой информации. Каждый видел годичные кольца на спиле ствола – это тайнопись, в которой зашифрована история всей жизни дерева, и посвященный может ее прочесть.
Большую часть ствола дерева составляют клетки, лишенные живого содержимого, по существу – просто трубочки из древесины, по которым от корней к листьям движется вода. Живые клетки сосредоточены в основном между древесиной и корой. Этот слой, камбий, обеспечивает рост дерева в толщину, а также нарастание слоя коры.
У древесных растений умеренных широт в активности камбия наблюдается периодичность. Так, весной и в начале лета клетки камбия усиленно делятся, и в этот период формируется так называемая ранняя древесина. Для ее клеток характерны большие полости и тонкие клеточные стенки, которые способствуют транспортировке воды по тканям дерева. В конце лета активность клеточного деления в камбии снижается. Да и клетки, формирующиеся в этот период, морфологически отличаются от тех, что образуются в начале лета, – у них малые диаметры и толстые клеточные стенки, основная их функция – обеспечение прочности ствола. В местах, испытывающих сильную механическую нагрузку, подобные клетки образуются с самого начала вегетации, в результате чего создается так называемая креневая древесина.
Описанные нами явления в первую очередь характерны для хвойных пород. Те, кто внимательно рассматривал свежий пень сосны или ели, наверняка обращали внимание на светлые концентрические полосы – раннюю древесину, темные концентрические полосы – позднюю древесину, а возможно, наблюдали и темные пятна креневой древесины. У других пород, например у дуба или березы, в строении годичных колец есть своя специфика.
Годичные кольца – зоны цикличного прироста тканей у деревьев, обусловленные неравномерностью развития под воздействием внешних факторов.
Что помнит дерево?
Изучением годичных колец деревьев занимаются разные науки, но в наибольшей степени они представляют интерес для дендрохронологов. Для них годичные кольца – это летопись, которую дерево вело в течение жизни, своего рода дневник, или, точнее, ежегодник, хранящий информацию о том, что происходило с деревом и вокруг него. Засуха, суровая зима, нападение вредителей, пожар, изменение гидрологического режима почвы, рубки, неправильный уход, механическое повреждение ствола – обо всем этом можно узнать, читая летопись дерева. О времени каждого события дерево расскажет с точностью до года.
Годичные кольца могут не только поведать специалисту о сегодняшнем состоянии дерева, но и предсказать рост дерева в будущем. При помощи дендрохронологической экспертизы можно установить причину гибели дерева, и если оно стало жертвой строительных работ и прокладки коммуникаций, списать вину на засуху или другие природные причины никак не удастся. По рисунку годичных колец также определяют место и время рубки дерева.
Дендрохронологическая информация находит применение в лесоводстве, лесозащите, экологии, климатологии, археологии, истории искусства и архитектуры, криминалистике.
Дендрохронология – способ оценки временных интервалов путем исследования годичных колец деревьев.
В практических целях
Впервые данную методику использовал в начале XX века основатель современной дендрохронологии американский астроном Эндрю Дуглас при датировке ископаемой древесины из построек индейцев пуэбло, и затем она получила широкое распространение в археологии. С ее помощью можно достоверно определить год постройки любого деревянного сооружения.
Интересны примеры использования дендрохронологической информации в искусствоведении. Так, например, И. Бауху и Д. Экштейну удалось установить, что картина, приписываемая Рубенсу и ранее датировавшаяся 1620 годом, написана на дубовой доске, изготовленной из дерева, срубленного не ранее 1635 года, поэтому не могла быть написана Рубенсом и в лучшем случае принадлежит его школе.
В наши дни одним из комплексов, пригодных для любого рода работ, связанных с использованием дендрохронологической информации, является прибор LINTAB и прилагаемый к нему аналитический пакет программ TSAP-Win, разработанные немецким физиком Франком Ринном. Однако сама по себе эта установка еще не обеспечивает успеха в исследованиях. Поэтому человек, пробующий работать с LINTAB, должен иметь представление о факторах изменчивости годичных колец.
Линтаб (LINTAB) – прибор для “чтения” дендрохронологической информации
О чем могут рассказать годичные кольца деревьев
Дата публикации: 05.02.2019 2019-02-05
Статья просмотрена: 3874 раза
Библиографическое описание:
Шишкин, Ф. В. О чем могут рассказать годичные кольца деревьев / Ф. В. Шишкин, С. А. Харченко. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2019. — № 2 (22). — С. 51-55. — URL: https://moluch.ru/young/archive/22/1374/ (дата обращения: 19.12.2021).
Актуальность исследования — дата рождения человека фиксируется в свидетельстве о рождении. А как определить возраст дерева, если нигде в источниках не зафиксирована дата посадки? Есть множество методик определения возраста дерева, но самым дешевым и простым способом является метод определения возраста по годичным кольцам древесины. Прирост годичных колец зависит от разнообразных факторов среды и относится к признакам, по которым можно определить солнечную активность, влажность почвы, ее плодородие, засоление, температуру, влажность воздуха и др. По толщине колец можно проследить все серьезные экологические изменения в течение жизни дерева. Поэтому прирост годичных колец — четкий индикационный признак состояния среды в предыдущие годы.
Гипотеза — перед началом исследования я сделал предположение, что по годичным кольцам деревьев можно определить причины, повлиявшие на величину годового прироста древесины (на толщину колец).
Цель исследования — изучить факторы, влияющие на годовой прирост древесины (на толщину годичных колец деревьев).
Задачи исследования — изучить способы взятия образцов древесины для исследования и определить влияние климатических и экологических условий на годовой прирост древесины.
Объект исследования — образцы древесины (керны) хвойных и лиственных пород деревьев, растущих в окрестностях г. Долгопрудного.
Почему образуются годичные кольца — каждый год у дерева вырастает наружный слой древесины в виде кольца, поэтому его и называют годичным. Сосчитав число колец, мы точно узнаем возраст дерева.
Каждое годичное кольцо состоит из двух частей: светлой и рыхлой (это внутренняя часть кольца) и более темной и плотной (наружная часть). Эти две части одного и того же кольца образовались в разное время: светлая и более рыхлая — весной и летом; темная — осенью. Зимой в нашем климате дерево не растет. В тропическом климате, где нет зимы, дерево растет все время, и у большинства тропических деревьев нет заметных годичных слоев.
Между древесиной и корой дерева расположена особая ткань, состоящая из живых клеток, способных к делению и росту. Эту ткань называют камбием. Она образует вокруг древесины очень узкое кольцо, которое можно увидеть лишь с помощью лупы. При делении клеток камбия образуются как древесинные клетки, так и клетки коры. Но клетки, которые вырабатывают камбий, различны. В одном случае создаются клетки, из которых состоит проводящая ткань, то есть такая, по которой движутся различные соки дерева и питательные вещества; в другом — ткани механические, придающие крепость стволу.
Весной, когда прекращаются морозы и оттаивает земля, дерево просыпается: начинается движение соков, распускаются листья, происходит цветение, появляются новые побеги. В это время дерево нуждается в ускоренной передаче из корней к ветвям воды и питательных веществ. Поэтому камбий вырабатывает много клеток для построения проводящей ткани, состоящей из широкопросветных сосудов, в которых может поместиться большое количество необходимых соков. Они-то и создают внутреннюю, весеннюю часть годичного кольца. К осени образуются узкопросветные сосуды, которые придают прочность стволу, Клетки механической ткани имеют утолщенные стенки, полости у них значительно меньше. Эти клетки создают наружную уплотненную, осеннюю часть годичного кольца. На следующий год вновь образуются сперва клетки проводящей ткани, а затем механической.
Таким образом, границей между древесиной двух смежных лет является линия соприкосновения клеток, образовавшихся осенью предыдущего года, с клетками, отложенными весной следующего года. На срезе дерева она видна невооруженным глазом. А еще лучше граница между соседними годичными слоями древесины заметна под микроскопом.
Закономерности роста годичных колец — ширина колец с освещённой стороны дерева больше, чем с теневой, поэтому по пням, оставшимся от одиноко стоящих деревьев, можно определить, где север и юг. У видов, начинающих расти под пологом леса (в наших лесах это, например, ель, дуб), как правило, можно наблюдать закономерное изменение ширины колец в первые годы их жизни: пока молодое деревце живёт в тени, кольца узкие, когда света начинает доставаться больше — они становятся шире. Естественное выпадение и вырубка соседних деревьев также влияют на ширину колец — при образовании «окна» рядом с растущим деревом, оно начинает активно расти, прибавляя в росте как в высоту, так и в толщину.
Иногда возникают так называемые ложные кольца: при удвоении годичных колец в результате отмирания листвы из-за весенних заморозков или при объедании её гусеницами и последующем распускании спящих почек. Наряду с удвоением колец древесины иногда происходит и их выпадение. Чаще всего это бывает у угнетенных растений в естественных насаждениях, а также при ослаблении питания растения в результате сильной обрезки или истощения почвы.
Дендроклиматология — по годичным кольцам на основании ряда закономерностей их сложения можно реконструировать климаты прошлого и прогнозировать их в будущем. Такое направление называется дендроклиматология. Предметом её изучения является взаимосвязь между колебаниями климата и приростом древесных растений. Узкие кольца образуются в годы, когда условия для дерева были плохими (угнетение под пологом старшего поколения, засуха, болезнь, нападение насекомых и др.), а широкие — в хорошие годы, когда дерево получало больше света после удаления соседних деревьев, или когда выпадало достаточно осадков.
Исследование годичных колец деревьев — один из способов определения возраста дерева заключается в их валке и подсчете количества годичных колец на срезе. Данный способ обладает рядом недостатков, среди которых следует выделить большую трудоемкость процесса заготовки керна, сопровождающуюся необходимостью валки модельных деревьев, причем поваленные модельные деревья, как правило, оставляются в лесу без дальнейшего использования.
Поэтому в настоящее время основным способом определения возрастных характеристик дерева является взятие небольшого цилиндрического образца (керна), при котором дерево продолжает расти. Керн древесины из ствола растущего модельного дерева извлекается при помощи специального устройства, называемого бурав возрастной.
Конструкция бурава возрастного была предложена М. Р. Пресслером (M. R. Pressler) еще в 80-ых годах 19 века (рис. слева). Тем не менее и в настоящее время классический вид бурава остается неизменным (рис. справа).
Рис. 1. Конструкция бурава возрастного
Основу бурава составляет полая трубка (поз. 1), на одном конце которой находится режущая часть (поз. 2), как правило, имеющая винтовую нарезку, на другом конце устанавливается рукоятка (поз. 3), обеспечивающая ее вращение. Экстрактор (поз. 4) — специальное приспособление, с помощью которой извлекается керн дерева.
Методика взятия керна (рис. 2) — для исследования были выбраны следующие породы деревьев: ель, сосна, лиственница, дуб, осина, вяз. Для исключения влияния фактора освещенности на результаты исследования все образцы отбирались с южной стороны ствола дерева.
Рис. 2. Методика взятия керна
После взятия керна в отверстие от бура забивается деревянный чопик, смазанный садовым варом, что позволяет защитить повреждённое место от проникновения воздуха, воды, бактерий, грибков и насекомых.
Каждый керн укладывался в пластиковую трубочку подходящего диаметра, на которую наклеивался маркировочный ярлык с указанием породы дерева и описанием окружающей местности. В домашних условиях определялось количество годичных колец у каждого дерева, велся подсчет их ширины и производился анализ полученных результатов.
Подсчет количества и ширины годичных колец — это самая ответственная процедура исследования. К внешнему краю керна прикладывается измерительная лупа — при десятикратном увеличении границы годичных колец становятся отчетливо видны. С помощью измерительной шкалы, встроенной в лупу, определяется ширина годичных колец с точностью до 0,1 мм. Подсчет производится последовательно от самого последнего (внешнего) до самого первого кольца (на другом конце керна), фиксируя ширину каждого измеренного кольца в соответствующей строке таблицы.
Для большей наглядности в таблицу заносились величины годового прироста, начиная с 2000 г., хотя возраст деревьев, выбранных для исследования, превышал 40 лет.
Результаты измерений динамики годового прироста деревьев в ширину (мм/год)
Построение графиков — на основании полученных данных о приросте строятся графики динамики роста деревьев по годам. По вертикали откладываются значения ежегодного прироста деревьев в миллиметрах — суммарно для широколиственных пород и хвойных пород; по горизонтали — отмечаются года.
Рис. 3. Прирост кольцев деревьев в ширину за год
Интерпретация данных — анализируя полученные графики, я отметил годы с максимальными и минимальными приростами, выделил длительные периоды замедленного и ускоренного роста деревьев. Затем я попытался связать эти спады и подъемы с какими-либо внешними факторами. К таким факторам, в частности, относятся климат, экологическая обстановка в районе произрастания деревьев, наличие или отсутствие большого числа насекомых-вредителей.
В сети интернет я нашел сведения о климатических условиях в Московском регионе за годы, по которым проводился анализ роста деревьев. Мне удалось выяснить, чем объясняются спады роста после 2002, 2006 и 2010 годов:
Лето 2010 года — в Московском регионе был зафиксирован самый продолжительный период аномально жаркой погоды за всю историю метеонаблюдений. Жара сопровождалась небывало интенсивным смогом в Москве и лесными пожарами в Подмосковье. На графиках хорошо видно, что в 2010 году был зафиксирован максимальный прирост древесины, начиная с 2005 года, сменившийся затем спадом, который продолжался у лиственных деревьев до 2014 года, а у хвойных деревьев продолжается до сих пор. Стоит отметить, что лиственные деревья быстрее восстановились после пожаров и засухи по сравнению с хвойными деревьями.
Лето 2002 года — в Московском регионе был длительный период жаркой и сухой погоды, продолжавшийся с конца июля до середины сентября. Жара сопровождалась интенсивным смогом в Москве и торфяными пожарами в Подмосковье. На графиках видно, что после 2001 года произошло падение годового прироста древесины, которое продолжалось до 2004 года.
Моё исследование показало, что анализируя годовой прирост, можно «прочитать» историю жизни дерева; структура годичных колец и величина годового прироста зависят от множества факторов, основными из которых являются климатический и экологический факторы; наблюдая за динамикой изменения годового прироста можно определить, каким был климат и экологическая обстановка в районе произрастания дерева в прошлом;
Мы должны бережно относиться к природе и выбирать такие методы исследования и использования, которые причиняют ей наименьший ущерб.
О чем рассказали деревья
В 1951 году в Калифорнии в районе Белых гор строители прокладывали шоссе. Оно проходило по пустынной, скалистой местности с рощами причудливых полумертвых деревьев.
Деревья эти настолько уникальны, что особо выдающиеся из них получили имена. Так, «Патриарх» интересен тем, что имеет окружность ствола около одиннадцати метров, а «Мафусаил» является нынешним чемпионом долголетия — ему 4600 лет. Территория, где растут остистые сосны, взята под охрану. Ломать деревья, как-либо портить их, срывать ветви здесь категорически запрещено.
Растут остистые сосны чрезвычайно медленно. И это не удивительно, ведь они настоящие альпинисты и селятся на высоте около 3000 метров. Места здесь сухие (дождей выпадает лишь 250 миллиметров в год), а почва скудная, каменистая. Не удивителен поэтому и малый прирост древесины. На таком скудном пайке не потолстеешь. Суровые природные условия определили и долголетие сосен. Из-за медленного роста их древесина, плотная и смолистая, не гниет. Да и насекомым сосна пришлась не по вкусу. Даже погибнув, дерево может простоять до двух тысяч лет, а упав, сохраняется еще столько же. Не страшны этим соснам и лесные пожары — из-за каменистой почвы их здесь почти не бывает. Приспособлена для борьбы за жизнь и хвоя, она сохраняется лет 20 — 30, что помогает выживать на протяжении многих лет, если вдруг ухудшаются метеорологические условия.
Но являются ли остистые сосны чемпионами долголетия?
Оказывается, не только спартанская обстановка, в которой растут эти деревья, позволяет прожить долгую жизнь. Можно отыскать тысячелетние деревья и там, где условия благоприятные, где воды и тепла вдоволь. В национальном парке у подножия гор Сьерра-Невада растет секвойя, названная по имени одного из североамериканских героев «генералом Шерманом». Ее возраст — около трех с половиной тысяч лет. Не намного уступают ей и другие секвойи. В отличие от остистых сосен — и это, конечно, зависит от «хорошего питания» — они настоящие гиганты. Диаметр ствола «генерала Шермана» более пятнадцати метров. Но и это не предел: в дупле одной секвойи предприимчивый делец разместил ресторан. И не такой маленький — на 50 мест!
Есть деревья-долгожители и в нашей стране. Уже найдены лиственницы-великаны, которым около тысячи двухсот лет. А в Средней Азии растут и более почтенные старцы. К ним относится растущий в горах можжевельник — арча туркестанская. Она может жить две тысячи лет. И это, по-видимому, не предел. Наверняка нас ждут еще сюрпризы, ведь искать такие деревья у нас в стране стали немногим более десяти лет назад, и огромные просторы Сибири, некоторые горные районы в этом отношении еще не исследованы.
Но мы немного увлеклись рассказами о деревьях. Пора переходить к сути дела.
Возьмите любой спил дерева. Видите, как четко на нем проступают кольца — темные и светлые? Вот они-то и помогают нам разобраться в том, сколько прожило дерево.
Деревья растут за счет камбия — слоя клеток, лежащего между корой и древесиной. Цикл роста начинается весной, когда природные условия наиболее благоприятны: много влаги, тепла. В этот период образуются крупные, хорошо развитые клетки. Но вот наступает лето, и влажность уменьшается. Теперь клетки становятся более плотными, мелкими и имеют темный цвет. К зиме дерево «засыпает».
За один сезон образуются два слоя: светлый и темный. Благодаря такой разнице в цвете и видны на срезе дерева годичные кольца. Подсчитав их количество, можно сказать, сколько лет дереву. Эта простая операция отсчета годичных колец чрезвычайно важна для археологов и историков, так как позволяет датировать многие события, многие памятники древнего зодчества. Она стала основой метода дендрохронологии. Но об этом чуть-чуть позже. А сейчас приглядитесь повнимательнее к спилу дерева. Видите кольца? В центре дерева, то есть в начале его жизни, они толстые, а затем, ближе к краю — когда дерево становится старше — сжимаются. Но вот два соседних кольца сильно различаются: одно широкое, другое узкое. Отчего? Познакомимся с одной, сейчас уже ставшей уникальной статьей. Ей более восьмидесяти лет, и до последнего времени она была недоступна даже для многих специалистов. Ее автор — профессор Новороссийского университета Федор Никифорович Шведов. Вот что он писал:
Что же на них искал профессор Шведов?
Он пытался найти зависимость между шириной годичных колец и количеством осадков. Уже первые наблюдения показали, что в особо засушливые 1881 и 1882 годы образовались тоненькие кольца. Казалось, взаимосвязь установлена. Однако исследователь не торопился с опубликованием результатов. Потребовалось еще десять лет, чтобы догадки получили неоспоримые подтверждения. Вот тогда, в 1892 году, в «Метеорологическом вестнике» и появилась статья «Деревья как летопись засух». Сопоставляя прирост годичных колец акаций с распространением осадков по данным нескольких метеорологических станций юго-запада России, Шведов сделал вывод о повторяемости засух и на основе своей «дендрометоды» — так он назвал свой метод определения климата по срезам деревьев — предсказал, когда в черноземной полосе России следует ожидать очередную засуху. Родилась новая наука — дендроклиматология, позволяющая по годичным кольцам деревьев определить климат прошлых лет.
В начале нашего столетия изучал изменение ширины годичных колец и молодой астроном Э. Дуглас из Лоульсонской лаборатории во Флагштафе. Он пытался отыскать связь между количеством пятен на Солнце и климатом на Земле и выбрал кольца деревьев как индикатор климата. Дуглас, как и до него Шведов, считал, что в теплые годы с обильными дождями образуются широкие кольца. И наоборот, узкие свидетельствовали о тяжелых климатических условиях. Отсчитывая число колец, он мог достаточно точно указать, в каком году какая была погода, и связать погодные условия с активностью Солнца.
Мы не будем здесь касаться результатов его работы, но отметим, что впоследствии Дуглас создал в Аризонском университете специальную лабораторию дендрохронологии, ставшую сейчас в этой области ведущей лабораторией мира.
Но о метеорологических условиях можно судить не только по ширине годичных колец.
В годы резкого колебания климата возникают различные пороки древесины. Так, у дуба образуется довольно распространенная болезнь — внутренняя заболонь. Она наблюдалась в 1940 году после холодной с сильными и продолжительными морозами зимы, которой предшествовали два чрезвычайно засушливых лета. Но такой же вид имеют и кольца, образовавшиеся в 1890 — 1892 годах. Значит, можно полагать, что и эти годы были засушливыми летом и морозными зимой.
О вторжении холодных воздушных масс рассказывают и поврежденные клетки в кольцах, образовавшиеся в теплое время. Так, наши знакомые — остистые сосны Невады и Калифорнии — свидетельствуют о необычайно резких похолоданиях в летние месяцы 1453, 1601, 1884, 1902, 1941 и 1965 годов. Причем последние похолодания подтверждают и метеорологи.
Ученые-дендроклиматологи, изучающие климат прошлых лет по деревьям, разгадали уже многое. Так, им удалось точно установить, что 900 лет назад на нашем континенте было время, очень богатое осадками — дожди лили, как в тропиках. А за 1400 лет до этого Землю охватили жесточайшие засухи.
Считается, что кольцо должно быть толще со стороны, обращенной на юг, ведь здесь более благоприятные условия для его роста. Однако советский исследователь Н. В. Ловелиус, работая на Севере, заметил, что деревья, которые растут на открытом месте, чтобы лучше противостоять напору ветров, откладывают большое количество древесины с наветренной стороны. А раз так, то по виду спила можно судить о том, какие в данной местности преобладают ветры, и не только в настоящее время, но и в далекие эпохи. Так, в пойме одной из рек были обнаружены пни древних деревьев, которые росли на Севере, далеко за нынешней полярной границей леса. Но как они могли там выжить? При обследовании пней (а некоторые из них имели диаметр до пятидесяти сантиметров) выяснилось, что наибольший прирост древесины у них не с той стороны, где ожидалось. А раз так, то можно сделать вывод: когда-то, около пяти тысяч лет назад, циркуляция атмосферы была совсем иной. Это и обеспечивало северу более мягкий климат. Другими методами такие сведения не всегда можно получить.
Итак, по толщине колец многолетних деревьев, по их виду можно с точностью до одного — двух лет проследить, как изменялся климат Земли, когда и в каких областях свирепствовали засухи. Это интересно не только само по себе, но и открывает широкие возможности для историков и археологов. И вот почему.
Однажды Дуглас наткнулся в Северной Аризоне на большой участок спиленного леса. Он увидел массу пней. Но его удивило не это, а то, что рисунок расположения годичных колец на них был необычайно схож. Не знаю, в этот момент или позже, но это наблюдение позволило Дугласу вывести такое правило: если два куска древесины имеют одинаково расположенные по толщине кольца, то можно смело сказать, что деревья, из которых они взяты, росли в одно и то же время. Это правило стало краеугольным камнем дендрохронологии.
Предположим, что одно дерево начало расти в 1860 году, а другое — в 1890. В 1910 году первое дерево срубили и сделали из него балку для дома. Другое росло еще 65 лет. Если оно развивалось нормально, то в первые двадцать лет роста оно имело такую же последовательность толщин колец, как в последние двадцать лет жизни дерева, спиленного ранее. Таким образом, отыскав одинаковую последовательность толщин колец, мы можем сказать, что это были годы, когда существовали и росли оба дерева одновременно.
Зная, когда спилили одно из них — например, второе, — мы можем по годичным кольцам вычислить и год вырубки первого, а значит, и определить время строительства дома, для которого была сделана балка.
Мы можем продолжить нашу работу: найти еще более древнее дерево и отыскав на нем аналогичную последовательность толщин колец, уйти еще дальше в глубь времени.
Теперь, выбрав на ранее выпиленном образце какую-нибудь другую последовательность колец, относящихся к другому, более раннему известному периоду времени, и отыскав ее у других, еще более старых деревьев (в работе нам могут помочь так называемые сигнатурные годы, то есть годы, когда годичные кольца либо очень узкие, либо чрезмерно широкие, — по ним хорошо ориентироваться в срезах), мы можем узнать, когда росли и эти деревья. Так, идя от одного дерева к другому, более старому, можно забраться в прошлое довольно далеко по шкале времени.
Может сложиться неправильное мнение, что дендрохронологические исследования можно проводить только по спиленным деревьям. Спору нет, с ними работать удобнее — кольца на пнях и бревнах видны очень хорошо. А как быть, если дерево живое? Не губить же его. В этом случае из ствола специальным сверлом можно аккуратно вырезать стерженек размером с карандаш. Этот образец тщательно шлифуют — так кольца на нем становятся особенно хорошо видны. Затем их толщину с точностью до сотых долей миллиметра измеряют под микроскопом. Дереву эти пробы не вредят — отверстия от сверла заполняются целебной смолой.
Но эти данные относятся к одному дереву. А как же объективно измерить различные образцы? Для этого создана специальная шкала. Составляется она так: сначала создается некая математическая модель. Для данного дерева вычисляется толщина колец при условии, что климат не изменялся. В этом случае различие в кольцах соответствует лишь возрастным изменениям, а все отклонения рассказывают о неустойчивости климата. Отклонения от нормы выражают математически в «индексах толщины». Располагая их в хронологическом порядке, получают дендрохронологическую шкалу. Последовательность индексов никогда не повторяется, поэтому, найдя кусок древесины и отыскав схожую последовательность индексов на шкале, можно сказать, когда росло это дерево, привязать кольца к определенным годам.
Однако на самом деле все не так просто, как кажется. Ученые только мечтают об образцах древесины с ярко выраженными четкими кольцами. К сожалению, таких образцов нет. Чтобы в дереве образовались характерные, бросающиеся в глаза черты, должны быть резкие изменения климата. Но если дерево растет в благоприятных условиях, то изменения климата будут мало сказываться на ширине колец. Они из года в год будут примерно одинаковыми. Такие «вялые» образцы в работу, как правило, не идут. По ним нельзя вести датировку.
Бывают и другие затруднения. В годы с особо жесткими условиями образуются настолько узкие кольца, что их можно пропустить. Особенно с такими деревьями, как остистые сосны, у которых, например, на тринадцати сантиметрах радиуса можно насчитать до тысячи и более колец. Здесь, далее несмотря на микроскопы и автоматы, помогающие ученым, можно потерять несколько колец. А это уже годы. Случается зачастую и так, что после установившегося лета, когда уже, как вы помните, начинают образовываться маленькие клеточки древесины, внезапный обильный дождь вызывает дополнительный рост больших клеток. В этом случае образуется еще одно кольцо. Для натренированного исследователя такие «фальшивые» кольца сразу же видны, но неискушенный человек может и сосчитать их. И сразу же появятся лишние годы. Это только часть ловушек, которые расставляет природа исследователям.
Как видите, работа у дендрохронологов не такая уж простая. И тем не менее эти исследования ведутся во многих странах мира, и сейчас с помощью таких «долгожителей», как секвойи, остистые сосны, арчи туркестанские, составлена шкала, уходящая в прошлое на 10 000 лет. С по мощью таких шкал уже сделано много интересных открытий. Вот одно из них.
Бесспорно, раскопки Новгорода необычайно интересны. Этот город возник в конце первого тысячелетия. Его возводили на влажной почве, и хотя это обстоятельство доставляло массу хлопот его жителям, зато оказало большую помощь историкам, так как именно благодаря сырости в земле осталось множество мельчайших предметов быта. Сохранились бревенчатые мостовые, детали деревянных украшений домов, мебель, деревянная посуда. Там, где почва сухая, люди роют колодцы, строят подвалы. При этом они разрушают остатки старых сооружений, которые были на этом месте. Жителям Новгорода, спасаясь от влаги, приходилось поднимать свои дома на бревенчатых кладях.
Многие старые сооружения, к великой радости археологов, хорошо сохранились в земле. Эти-то деревянные останки и послужили для точной датировки построек в Древнем Новгороде.
Раньше для возведения домов и храмов лес заготовляли в зимнее время, чтобы с наступлением теплых дней начать строительство. Поэтому последнее кольцо прироста древесины, которое можно увидеть на бревне из фундамента, будет соответствовать году, предшествующему дате закладки этого сооружения.
Каждая закладка храма в Новгороде была крупным событием, и запись о нем делалась в летописях. Поэтому, взяв по кусочку древесины из фундаментов нескольких церквей, удалось построить дендрохронологическую шкалу, охватывающую более полутора столетий.
Ученым особенно повезло» когда в 1951 — 1962 годах был вскрыт самый большой раскоп. Он доставил исследователям богатый материал: целый квартал древнего города, пересеченный тремя улицами — Великой, Козьмодемьянской и Холопьей. Но особенно полезной оказалась обнаруженная мостовая.
Новгородцы очень ревностно следили за дорогами, и как только они переставали соответствовать «техническим требованиям» — их подновляли: перекрывали новым слоем бревен. Так возникло многоярусное сооружение, в котором ученые насчитали двадцать восемь настилов. Исследование срезов бревен от каждого яруса позволило еще больше раздвинуть шкалу времени.
С помощью шкалы стало возможным установить, когда был сделан каждый ярус. А заодно и датировать многие находки, обнаруженные в каждом слое. Самый древний настил одной из улиц — бывшей Козьмодемьянской — был изготовлен в 953 году, пятнадцатый настил сверху — в двадцатые — тридцатые годы XIII века, а девятый был сооружен в сороковые — шестидесятые годы XIV века. Получалось, что «службы коммунального хозяйства» Новгорода подновляли мостовую через каждые тридцать лет.
Дендрохронологическая шкала помогла и дальше прочитать «деревянную книгу» Новгорода. С ее помощью удалось определить время не только закладки, но и постройки некоторых зданий, о которых по летописям было известно очень мало или не говорилось вообще ничего.
А вот еще пример, когда деревья помогли установить истину.
Середина XIX века была периодом территориального и политического споров на американском Юго-Западе. Конец войны с Мексикой в 1848 году был скреплен договором, который признавал все требования индейцев. В том числе и известного по многим романам племени навахо. Тем не менее все туземцы были согнаны с исконных земель и переселены в далекие резервации в США. Через двадцать лет был заключен новый договор, и племени навахо разрешили вернуться в родные края. Но конгресс требовал, чтобы они доказали свои права на земли, особенно на отторгнутые в 1848—1868 годы. И эти свидетельства были даны. Не только устные рассказы, воспоминания и другие документы, но и деревья подтверждали права индейцев. Были найдены заброшенные жилища индейцев, и по бревнам, пошедшим на создание жилищ и различных предметов обихода, ученые установили время их создания.
Таким образом, вы видите, что деревья-долгожители — это как бы живые компьютеры, автоматически вводящие в свою память данные о климате и условиях жизни на Земле за многие века. Методы дендрохронологии позволяют точно определить время постройки или перестройки древних строений, образования болот, наносов, похоронивших под собой деревья, изменения климатических условий, а также датировать исторические события, о которых нет сведений в летописях.
Но мы отклонились от нашего повествования. И теперь постараемся ответить на вопрос, как дендрохронология помогает радиоуглеродному методу.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.