Баобаб — не только одно из самых долговечных деревьев, но и одно из деревьев с самым толстым стволом. Некоторые из них имеют диаметр около 10 метров. А пористая структура дерева напоминает губку, что помогает ему переносить засуху. Дерево баобаб может вместить более 100 000 литров воды.
Что можно узнать по годичным кольцам у дерева?
Жизнь на нашей планете развивалась и существует благодаря нескольким факторам, одним из которых является правильный состав газов в атмосфере. Прежде всего, наличие достаточного количества кислорода. Его поставляют растения, которые поглощают углекислый газ, выдыхаемый большинством живых существ. Сегодня большинство развитых и цивилизованных стран строго следят за состоянием своих лесов, включая создание национальных парков, где можно найти очень старые деревья. Они интересны не только с эстетической точки зрения, но и потому, что, изучая их, ученые получают знания о давно прошедших временах, а возраст деревьев определяется по их годовым кольцам. Но что такое древесное кольцо, почему оно образуется и где еще, кроме как на деревьях? Именно об этом мы и хотим поговорить в этой статье.
Дендрохронология — это отрасль науки, которая занимается датировкой событий, природных явлений и археологических находок на основе изучения годовых колец древесины или других биологических остатков, которые их демонстрируют.
Этот метод чаще всего используется, например, для определения возраста некоторых предметов или зданий из дерева на основе годовых колец.
Мы уже объяснили, что это за наука и чем она занимается. Теперь давайте рассмотрим, как формируются годовые кольца.
Как мы уже знаем, они встречаются на деревьях в районах с ярко выраженной сезонностью. Проще говоря, они не растут равномерно летом и зимой из-за перепадов температуры и других условий. Это означает, что слой древесины, растущий зимой, отличается от летней древесины по многим параметрам: Цвет, плотность, текстура и т.д. Визуально в поперечном сечении ствола дерева видна четкая структура в виде концентрических колец.
Где у дерева память?
У деревьев есть «память», и она намного сильнее, чем у человека. А поскольку зеленые гиганты живут сотни и даже тысячи лет, их можно считать настоящим источником информации. Все видели годовые кольца на стволе дерева — они представляют собой закодированную запись всей жизни дерева, и посвященный человек может их прочитать.
Большая часть ствола дерева состоит из клеток без живого содержимого, по сути, это деревянные трубки, по которым вода течет от корней к листьям. Живые клетки в основном сосредоточены между древесиной и корой. Этот слой, камбий, позволяет дереву увеличивать свою толщину, а также рост слоя коры.
У древесных растений умеренной зоны активность камбия периодична. Например, весной и в начале лета клетки камбия энергично делятся, и в это время формируется так называемая ранняя древесина. Его клетки характеризуются большими полостями и тонкими клеточными стенками, которые облегчают транспортировку воды через ткани дерева. В конце лета активность деления клеток в кронах деревьев снижается. Клетки, образующиеся в этот период, морфологически отличаются от клеток начала лета — они имеют небольшой диаметр и толстые клеточные стенки, и их основная функция — обеспечение прочности ствола. В местах с сильным механическим напряжением такие клетки образуются с самого начала прорастания, в результате чего образуется так называемая косая древесина.
Описанные явления характерны в основном для хвойных деревьев. Каждый, кто когда-либо внимательно рассматривал свежий пень сосны или ели, вероятно, заметил светлые концентрические полосы — ранняя древесина, темные концентрические полосы — поздняя древесина, а также, возможно, темные участки тупой древесины. Другие виды, например, дуб или береза, имеют свои особенности в структуре годовых колец.
Годичные кольца — это зоны кольцевого роста тканей деревьев, вызванные неравномерным ростом под воздействием внешних факторов.
Годичные кольца
В местах, где происходят периодические изменения климата, у деревьев образуются кольца на стволе. Этот процесс происходит благодаря камбию под корой. Это живые клетки, которые обеспечивают рост за счет своего деления.
Зимой растение спит. Жизненные процессы в нем не активны. Его интенсивная активность возрастает весной и продолжается в течение всего лета. В это время камбий образует много новых клеток, и цвет летних клеток сильно отличается от цвета весенних. В результате получается тонкая светлая полоса и более широкая темная полоса на внутренней стороне ствола.
Темные круги представляют собой годовые кольца. У некоторых видов деревьев они более заметны, а у других — едва различимы. Их толщина зависит от условий, которым подвергалось растение.
Годичные кольца деревьев
Ученик начальной школы знает, что возраст древесных растений можно определить по количеству годовых колец. Этот метод был впервые предложен Леонардо да Винчи. Он также предположил причину, от которой зависит ширина колец и которая указывает на метеорологические условия. Российские ученые А. Н. Бекетов и Ф. Н. Шведов подтвердили его гипотезы своими научными исследованиями. Однако это уже произошло в 19 веке. А американские исследователи связали характеристики узора на срезе с аномальными природными явлениями, сравнив возраст растений и метеорологические записи на западе Северной Америки. Оказалось, что деревья, которые начинают свою жизнь весной, имеют значительно отличающийся рисунок древесных колец, чем деревья, которые начинают свою жизнь осенью. Согласно общепринятым представлениям, каждое кольцо соответствует году жизни. Однако в ходе исследования ученые обнаружили, что некоторые деревья имеют ложные годовые кольца, а у других их вообще нет.
Память у дерева
Многие деревья живут гораздо дольше людей и хранят секреты целых поколений. Прежде всего, они сохраняют «карту памяти» природы, которую можно увидеть, сделав надрез в стволе дерева. Самый простой способ определения возраста — подсчет годовых колец дерева. Сегодня, благодаря усилиям и работе ученых, самым популярным методом исследования возраста и условий произрастания является взятие небольшого образца, называемого керном, из ствола дерева. Дерево не страдает, а продолжает расти. Между древесиной и корой находится клеточная ткань, называемая камбием. Годовые кольца и состоят из клеток камбия. Они делятся неравномерно в зависимости от климата и погоды и окружают древесину очень тонким кольцом размером не менее одного миллиметра. Когда они делятся, эти клетки образуют проводящую ткань. По ним течет сок и питательные вещества. Это происходит весной, когда морозы спадают, почва оттаивает и растению необходимы питательные вещества для дальнейшего роста и развития. Ближе к холодам, когда процесс роста замедляется, стенки проводящих сосудов утолщаются и начинают формировать более толстые и прочные годовые кольца, которые затем образуют кору дерева. Кора служит механической защитой и придает стволу прочность.
Возраст дерева определяется по его годовым кольцам. Их можно встретить в лесах. Самое старое кольцо находится в середине среза, поскольку каждое новое кольцо растет на предыдущем. Кроме того, ствол дерева можно вскрыть, чтобы рассчитать прошлые погодные условия и сделать прогнозы. Ученые всегда задавались вопросом, почему кольца деревьев различаются по ширине. Наука дендроклиматология объясняет это взаимосвязью между изменением сезонных погодных условий и ежегодным ростом древесины. Если климатические условия были плохими, годовые кольца деревьев также были бы узкими. Широкие кольца возникают, когда природные условия наилучшим образом подходят для роста и развития.
Определение возраста дерева по его годовым кольцам и изучение регулярности его роста позволили ученым сделать еще несколько открытий в этой области. Например, они обнаружили, что вторичные кольца, так называемые ложные кольца, могут образовываться после гибели листьев, почек или цветов в результате позднего оледенения. Кроме того, ширина колец может зависеть не только от погодных условий, но и от условий, в которых растет растение. Чем больше света и пространства, тем шире и крепче стебель. Круговые узоры в стрижке могут выглядеть асимметрично, что вполне объяснимо. На солнечной стороне они шире, чем на теневой. Избыток влаги также положительно влияет на рост деревьев или, наоборот, приводит к их гибели. Есть некоторые деревья, у которых нет годовых колец. Например, оливковое дерево. Благодаря постоянно благоприятным условиям она находится в постоянном росте, поэтому годовые кольца не образуются.
Самые старые деревья-гиганты
Ученые всегда были уверены, что самые высокие деревья с широкими, огромными стволами живут дольше всех. Ведь годовые кольца дерева со временем увеличиваются в толщине. По этой причине красные деревья, растущие в Северной Америке, долгое время считались самыми старыми. Ствол гигантской секвойи может достигать ста метров в высоту и иметь диаметр около 8,5 метров. На пне этого дерева можно легко построить небольшой, удобный дом. Известен также случай, когда через огромную полость гигантского дерева был прорыт туннель длиной 8,7 метра, высотой 3 метра и шириной 2,5 метра. Среди этих гигантов они обнаружили дерево секвойи, которому на тот момент было более 2125 лет. Долгое время это дерево считалось самым старым деревом на земле.
Но в середине 20-го века для научных исследований была срублена древняя средиземноморская сосна, возраст которой оказался более 4900 лет! Эксперты не могли предположить, что сосне около 5 000 лет, поскольку ее высота не превышала 10 метров. Конечно, они пожалели о своем поступке, но благодаря этому случаю стало ясно, что размер дерева не всегда соответствует его возрасту. Другие сосны-долгожители сейчас изучаются более пристально и тщательно с помощью новейших методов и технологий. Таких сосен-долгожителей много, и каждая из них имеет свое название. Годичная карта этого уникального старого леса отличается необычной плотностью и поэтому не видна невооруженным глазом. Он растет очень медленно и за 100 лет увеличивает свой диаметр всего на 2,5 см. Сегодня эти сосны считаются самыми старыми деревьями на нашей планете. Но кто знает, что произойдет еще через 50 или 100 лет. Возможно, другие ученые найдут деревья, которые еще старше этих.
Виды деревьев имеют значение
Не все деревья можно измерить или использовать без дополнительных аналитических методов: Не все деревья имеют камбий, который формируется каждый год. В тропиках, например, годовые кольца образуются не систематически, или годовые кольца не связаны с годами, или годовые кольца вообще отсутствуют. Вечнозеленые полотна обычно имеют неправильную форму и не формируются каждый год заново. Деревья в арктических, субарктических и альпийских регионах реагируют по-разному в зависимости от возраста дерева — у старых деревьев эффективность использования воды ниже, что приводит к более слабой реакции на изменения температуры.
Датирование по кольцам деревьев было одним из первых методов абсолютного датирования, разработанных для археологии, и было изобретено астрономом Эндрю Элликоттом Дугласом и археологом Кларком Висслером в первые десятилетия 20-го века.
Дуглас больше всего интересовала история климатических изменений, проявляемых в кольцах деревьев; Именно Висслер предложил использовать эту технику, чтобы определить, когда были построены глинобитные пуэбло на юго-западе Америки, и их совместная работа завершилась исследованиями в городке Шоулоу, принадлежащем предкам пуэбло, недалеко от современного города Шоулоу, штат Аризона, в 1929 году.>
Экспедиции по лучу
Считается, что археолог Нил М. Джадд убедил Национальное географическое общество создать экспедицию «Первый луч». Были собраны и записаны диски из населенных пуэбло, миссионерских церквей и доисторических руин на американском Юго-Западе, а также диски из живых сосен пондероза. Спинки колец были идентифицированы и датированы, и к 1920-м годам хронологию можно было проследить почти на 600 лет назад. Первыми руинами, связанными с определенной календарной датой, были Кавайкух в районе Джеддито, построенные в 15 веке; уголь из Кавайкуха был первым углем, использованным в (более поздних) радиоуглеродных исследованиях.
В 1929 году Линдон Л. Харгрейв и Эмиль В. Шоулоу провели раскопки. Дендрохронология Хаури и Шоулоу установила первую единую хронологию для Юго-Запада, охватывающую период более 1200 лет. Лаборатория по изучению древесных колец была основана Дугласом в Университете Аризоны в 1937 году и продолжает проводить исследования по сей день.
Построение последовательности
За последние сто лет были установлены последовательности древесных колец для нескольких видов по всему миру, включая последовательности с длительной датировкой, такие как 12 460-летняя последовательность в центральной Европе, установленная на дубах вблизи лаборатории Хоэнхайма, и 8 700-летний сосновый древостой в Калифорнии. Для создания хронологии изменения климата в регионе первоначальный подход заключался в простом сравнении перекрывающихся структур древесных колец старых и древних деревьев; однако эти усилия больше не основываются только на ширине древесных колец.
Такие характеристики, как плотность древесины, ее элементный состав (называемый химическим составом дерева), анатомические особенности древесины и стабильные изотопы, попавшие в клетки древесины, использовались в сочетании с традиционным анализом ширины кольца дерева для изучения влияния загрязнения воздуха, поглощения озона и изменения кислотности почвы с течением времени.
