Dendrochronologija – medžių žiedai kaip klimato kaitos rekordai

Horizontaliai į žemę nupjauto medžio augimo žiedai gali būti naudojami medžiui ir iš jo pagamintiems mediniams daiktams datuoti. Ollikainen / iStock / Getty Images

Dendrochronologija yra oficialus medžių žiedų datavimo terminas, mokslas, kuriame medžių augimo žiedai naudojami kaip išsamus klimato kaitos regione įrašas, taip pat būdas apytiksliai apskaičiuoti daugelio tipų medinių objektų statybos datą.

Pagrindiniai dalykai: dendrochronologija

• Dendrochronologija arba medžių žiedų pažintys yra lapuočių medžių augimo žiedų tyrimas, siekiant nustatyti absoliučias medinių objektų datas.
• Medžio žiedus sukuria medis, augdamas savo apimtimi, o konkretaus medžio žiedo plotis priklauso nuo klimato, todėl medžių medynas turės beveik identišką medžio žiedų raštą.
• Metodą XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje išrado astronomas Andrew Ellicottas Douglassas ir archeologas Clarkas Wissleris.
• Naujausios programos apima klimato kaitos stebėjimą, laukiančių šlaitų griūčių nustatymą, amerikietiškų medžių radimą Pirmojo pasaulinio karo tranšėjos statyboje ir cheminių parašų naudojimą tropiniuose medžiuose, siekiant nustatyti praeities temperatūrą ir kritulius.
• Medžio žiedo datavimas taip pat naudojamas radioaktyviosioms datoms kalibruoti.

Taikant archeologinius datavimo metodus, dendrochronologija yra labai tiksli: jei medinio objekto augimo žiedai yra išsaugoti ir gali būti susieti su esama chronologija, tyrėjai gali nustatyti tikslius kalendorinius metus ir dažnai sezoną, kad medis buvo nukirstas. .

Dėl šio tikslumo dendrochronologija naudojama kalibruoti radioaktyviosios anglies pažintys , suteikdamas mokslui atmosferos sąlygų, dėl kurių, kaip žinoma, skiriasi radioaktyviosios anglies datos, matą.

Radiocarbon datos, kurios buvo sukalibruotas palyginti su dendrochronologiniais įrašais, žymimi sutrumpinimais, pvz., cal BP, arba kalibruota metais prieš dabartį.

Kas yra medžių žiedai?

Kambio sluoksnį iliustruojantis medžio skerspjūvis. Lukaves / iStock / Getty Images

Pažintys su medžio žiedu veikia, nes kiekvienais metais per visą savo gyvenimą medis auga išmatuojamais žiedais – ne tik aukštis, bet ir apimtis. Žiedai yra kambio sluoksnis, ląstelių žiedas, esantis tarp medienos ir žievės ir iš kurio atsiranda naujos žievės ir medienos ląstelės; kiekvienais metais sukuriamas naujas kambijus, paliekant ankstesnįjį. Kambio ląstelių augimas kiekvienais metais, matuojant kiekvieno žiedo plotį, priklauso nuo temperatūros ir drėgmės – kiek šilti ar vėsūs, sausi ar drėgni kiekvienų metų sezonai.

Aplinkos indėlis į kambį pirmiausia yra regioniniai klimato svyravimai, temperatūros, sausumo ir dirvožemio chemijos pokyčiai, kurie kartu yra koduojami kaip konkretaus žiedo pločio, medienos tankio ar struktūros ir (arba) cheminės sudėties pokyčiai. ląstelių sienelės. Paprasčiausiai, sausais metais kambio ląstelės yra mažesnės, todėl sluoksnis yra plonesnis nei drėgnais metais.

Medžių rūšys yra svarbios

Ne visi medžiai gali būti išmatuoti ar naudojami be papildomų analizės metodų: ne visi medžiai turi kambijas, kurios susidaro kasmet. Pavyzdžiui, atogrąžų regionuose metiniai augimo žiedai nėra sistemingai formuojami arba augimo žiedai nėra susieti su metais arba žiedų visai nėra. Visžaliai kambijai dažniausiai būna netaisyklingi ir nesusiformuoja kasmet. Medžiai arktiniuose, subarktiniuose ir alpiniuose regionuose reaguoja skirtingai, priklausomai nuo medžio senumo – senesni medžiai sumažino vandens efektyvumą, todėl mažiau reaguoja į temperatūros pokyčius.

Dendrochronologijos išradimas

Pažintys su medžio žiedu buvo vienos iš pirmųjų absoliutūs pasimatymų metodai sukurtas archeologijai, o pirmaisiais XX amžiaus dešimtmečiais jį išrado astronomas Andrew Ellicottas Douglassas ir archeologas Clarkas Wissleris.

Douglassą daugiausia domino medžių žieduose eksponuojamų klimato svyravimų istorija; tai buvo Wissleris, kuris pasiūlė naudoti šią techniką, kad nustatytų, kada buvo pastatyti Amerikos pietvakarių Adobe pueblos, ir jų bendras darbas baigėsi moksliniais tyrimais senovės žmonės Showlow miestelis, netoli modernaus Showlow miesto Arizonoje, 1929 m.

Spindulio ekspedicijos

Archeologas Neilas M. Juddas priskiriamas prie to, kad įtikino Nacionalinę geografijos draugiją įsteigti Pirmoji spindulių ekspedicija , kuriame buvo surinktos ir įrašytos rąstų atkarpos iš užimtų pueblo, misijų bažnyčių ir priešistorinių griuvėsių iš Amerikos pietvakarių, taip pat iš gyvų ponderosa pušų. Žiedų pločiai buvo suderinti ir sukryžminti, o XX a. 20-ajame dešimtmetyje chronologijos buvo sukurtos beveik 600 metų atgal. Pirmieji griuvėsiai, susieti su konkrečia kalendorine data, buvo Kawaikuh Jeddito rajone, pastatytas XV amžiuje; medžio anglis iš Kawaikuh buvo pirmoji anglis, panaudota (vėlesniuose) radioaktyviosios anglies tyrimuose.

1929 m. Showlow kasinėjo Lyndonas L. Hargrave'as ir Emilis W. Haury , o „Showlow“ atlikta dendrochronologija sukūrė pirmąją pietvakarių chronologiją, trukusią daugiau nei 1200 metų. The Medžių žiedų tyrimų laboratorija buvo įsteigta Douglass Arizonos universitete 1937 m. ir ji vis dar atlieka tyrimus ir šiandien.

Sekos kūrimas

Maždaug per pastaruosius šimtą metų visame pasaulyje buvo sukurtos medžių žiedų sekos įvairioms rūšims su tokiomis ilgomis datų eilutėmis kaip 12 460 metų seka Vidurio Europoje ant ąžuolų užbaigė Hohenheimo laboratorija ir 8700 m. šerelių pušis seka Kalifornijoje. Kuriant klimato kaitos chronologiją regione šiandien pirmiausia tereikia suderinti sutampančius medžių žiedų modelius senesniuose ir senesniuose medžiuose; tačiau tokios pastangos nebėra pagrįstos vien medžių žiedų pločiais.

Tokios savybės kaip medienos tankis, elementinė sudėtis (vadinama dendrochemija), medienos anatominės savybės irstabilūs izotopaiJo ląstelėse užfiksuotos medžiagos buvo naudojamos kartu su tradicine medžio žiedo pločio analize, siekiant ištirti oro taršos poveikį, ozono įsisavinimą ir dirvožemio rūgštingumo pokyčius laikui bėgant.

Viduramžių Liubekas

2007 m. vokiečių medžio mokslininkas Dieteris Ecksteinas aprašė medinius artefaktus ir pastato gegnes. Viduramžių miestas Liubekas, Vokietija, puikus pavyzdys, kaip ši technika gali būti naudojama daugybėje būdų.

Liubeko viduramžių istorija apima keletą įvykių, susijusių su medžių žiedų ir miškų tyrinėjimais, įskaitant XII amžiaus pabaigoje ir 13 amžiaus pradžioje priimtus įstatymus, nustatančius kai kurias pagrindines tvarumo taisykles, du niokojančius gaisrus 1251 ir 1276 m. ir gyventojų katastrofą maždaug 1340 m. ir 1430, atsiradusių dėl Juodoji mirtis .

• Liubeke statybų bumas pasižymi dideliu jaunesnių medžių naudojimu, o tai rodo, kad paklausa viršija miškų gebėjimą atsigauti; Biustai, pvz., po Juodosios mirties išnaikinto gyventojų skaičiaus, žymimi ilgą laikotarpį, kai visiškai nestatoma, o vėliau naudojami labai seni medžiai.
• Kai kuriuose turtingesniuose namuose statybų metu naudotos gegnės buvo nupjautos skirtingu metu, kai kurios tęsėsi ilgiau nei metus; daugumoje kitų namų tuo pačiu metu nupjautos gegnės. Ecksteinas teigia, kad taip yra todėl, kad mediena turtingesniam namui buvo gauta medienos turguje, kur medžiai buvo nupjauti ir laikomi tol, kol juos buvo galima parduoti; tuo tarpu mažiau pasiturinčių namų statybos buvo pastatytos pačiu laiku.
• Tolimojo prekybos mediena įrodymai yra mediena, importuota meno kūriniams, tokiems kaip Triumfo kryžius ir ekranas. Jokūbo katedra . Nustatyta, kad jis buvo pagamintas iš medienos, kuri buvo specialiai atgabenta iš 200–300 metų senumo medžių iš Lenkijos ir Baltijos miškų, tikriausiai palei nusistovėjusius prekybos kelius iš Gdansko, Rygos ar Karaliaučiaus uostų.

Tropinė ir subtropinė aplinka

Cláudia Fontana ir kolegos (2018) užfiksavo pažangą užpildant didelę dendrochronologinių tyrimų spragą atogrąžų ir subtropikų regionuose, nes tuose klimatuose esantys medžiai turi sudėtingus žiedų modelius arba visai nėra matomų medžių žiedų. Tai yra problema, nes vykstant pasaulinei klimato kaitai, turime suprasti fizinius, cheminius ir biologinius procesus, kurie daro įtaką anglies kiekiui sausumoje, todėl jie tampa vis svarbesni. Atogrąžų ir subtropikų pasaulio regionai, tokie kaip Brazilijos Atlanto miškas Pietų Amerikoje, saugo apie 54% visos planetos biomasės. Geriausi standartinių dendrochronologinių tyrimų rezultatai yra su visžaliu augalu Araucaria angustifolia (Paranos pušis, brazilinė pušis arba kandeliabras), kurių seka nusistovėjusi atogrąžų miškuose 1790–2009 m. CE); preliminarūs tyrimai (Nakai ir kt., 2018) parodė, kad yra cheminių signalų, atsekančių kritulius ir temperatūros pokyčius, kurie gali būti panaudoti norint gauti daugiau informacijos.

Elipsiniai žiedai ant šio medžio iš Turkijos rodo, kad medis keletą metų augo pasviręs ant šlaito, o dalis, nukreipta į šlaitą, identifikuojama pagal žiedo siaurumą dešinėje vaizdo pusėje. Mehmet Gokhan Bayhan / iStock / Getty Images

2019 m. atliktas tyrimas (Wistuba ir jo kolegos) nustatė, kad medžių žiedai taip pat gali įspėti apie artėjančius šlaitų griūtis. Pasirodo, nuo nuošliaužos pasvirę medžiai fiksuoja ekscentriškus elipsės formos medžių žiedus. Nuožulnios žiedų dalys išauga platesnės nei nuolydžios, o Lenkijoje atliktuose tyrimuose Malgorzata Wistuba ir kolegos nustatė, kad tie posvyriai yra nuo trejų iki penkiolikos metų iki katastrofiškos žlugimo.

Kitos programos

Jau seniai buvo žinoma, kad trys IX amžiaus vikingų laikotarpio valčių kapų piliakalniai netoli Oslo, Norvegijoje (Gokstad,Osebergas, ir Tune) buvo įsilaužta tam tikru senovėje. Atvykėliai suniokojo laivus, apgadino kapo reikmenis, ištraukė ir išsklaidė velionio kaulus. Mūsų laimei, plėšikai paliko įrankius, kuriais jie įsilauždavo į piliakalnius, medinius kastuvus ir neštuvus (mažas rankenėles, kuriomis buvo išnešami daiktai iš kapų), kurie buvo analizuojami naudojant dendrochronologiją. Medžių žiedų fragmentus įrankiuose surišę pagal nustatytas chronologijas, Billas ir Daly (2012) išsiaiškino, kad visi trys piliakalniai buvo atidaryti ir kapai sugadinti X amžiuje, greičiausiai dėl Haraldas Bluetooth kampanija, kuria siekiama paversti skandinavus į krikščionybę.

Wang ir Zhao naudojo dendrochronologiją, norėdami pažvelgti į vieno iš jų datas Šilko kelio maršrutai naudojamas Qin-Han laikotarpiu, vadinamas Činghajaus keliu. Siekdami išspręsti prieštaringus įrodymus, kada maršrutas buvo apleistas, Wangas ir Zhao apžiūrėjo medžio liekanas iš kapų, esančių palei maršrutą. Kai kurie istoriniai šaltiniai pranešė, kad Činghajaus maršrutas buvo apleistas VI amžiuje mūsų eros: 14 kapų, esančių palei maršrutą, dendrochronologinė analizė nustatė, kad jie buvo naudojami iki VIII amžiaus pabaigos. Kristofo Haneca ir jo kolegų atliktame tyrime (2018 m.) buvo aprašyti įrodymai, kad amerikietiška mediena importuojama siekiant statyti ir išlaikyti 440 mylių (700 km) ilgio gynybinę Pirmojo pasaulinio karo apkasų liniją vakariniame fronte.

Pasirinkti šaltiniai

• Billas, Janas ir Aoife Daly. “ Laivų kapų grobstymas iš Osebergo ir Gokstado: valdžios politikos pavyzdys? ' Antika 86.333 (2012): 808–24. Spausdinti.
• Fontana, Claudia ir kt. ' Dendrochronologija ir klimatas Brazilijos Atlanto miške: kokios rūšys, kur ir kaip .' Neotropinė biologija ir išsaugojimas 13.4 (2018). Spausdinti.
• Haneca, Kristofas, Sjoerdas van Daalenas ir Hansas Beeckmanas. ' Mediena tranšėjoms: naujas požiūris į archeologinę medieną iš Pirmojo pasaulinio karo griovių Flandrijos laukuose .' Antika 92.366 (2018): 1619–39. Spausdinti.
• Manningas, Katie ir kt. Kultūros chronologija: Europos neolito datavimo metodų lyginamasis įvertinimas .' Antika 88.342 (2014): 1065–80. Spausdinti.
• Nakai, Wataru ir kt. Tropinių medžių be žiedų mėginių paruošimas δ18O matavimui izotopų dendrochronologijoje .' Tropikai 27.2 (2018): 49–58. Spausdinti.
• Turkonas, Paula ir kt. ' Dendrochronologijos taikymas Šiaurės vakarų Meksikoje. ' Lotynų Amerikos antika 29.1 (2018): 102–21. Spausdinti.
• Wang, Shuzhi ir Xiuhai Zhao. Šilko kelio Činghajaus maršruto įvertinimas naudojant dendrochronologiją. ' Dendrochronologija 31.1 (2013): 34–40. Spausdinti.