Как годичные кольца отслеживают ход времени

Дендрохронология - это формальный термин для датирования по древовидным кольцам, наука, которая использует годичные кольца деревьев в качестве подробного отчета об изменении климата в регионе, а также в качестве способа приблизительной даты строительства для деревянных объектов многих типов.

Ключевые выводы: дендрохронология

Как показывают методы археологического датирования, дендрохронология чрезвычайно точна: если кольца роста в деревянном объекте сохраняются и могут быть привязаны к существующей хронологии, исследователи могут определить точный календарный год - и часто сезон - дерево было срублено, чтобы сделать Это.

Из-за этой точности, дендрохронология используется для калибровкирадиоуглеродный анализ, давая науке меру атмосферных условий, которые, как известно, приводят к изменению дат радиоуглерода.

Даты радиоуглерода, которые были калиброванный по сравнению с дендрохронологическими записями обозначаются аббревиатурами, такими как cal BP, или калиброванными годами до настоящего времени.

Датирование по кольцам деревьев работает потому, что дерево растет больше - не только по высоте, но и по объему - в измеримых кольцах каждый год в течение своей жизни. Кольца являются камбий слой - кольцо ячеек, лежащее между древесиной и корой, из которого происходят новые клетки и кора; каждый год создается новый камбий, оставляя предыдущий на месте. Насколько велики клетки камбия в каждом году, измеряемые как ширина каждого кольца, зависит от температуры и влажности - насколько теплыми или прохладными, сухими или влажными были времена года.

Вклад окружающей среды в камбий - это прежде всего региональные климатические изменения, изменения температуры, засушливости и химического состава почвы, которые вместе кодируются как вариации ширины конкретного кольца, плотности или структуры древесины и / или химического состава клеточные стенки. В основном, в сухие годы клетки камбия меньше и, следовательно, слой тоньше, чем во влажные годы.

Не все деревья могут быть измерены или использованы без дополнительных аналитических методов: не все деревья имеют камбии, которые создаются ежегодно. Например, в тропических регионах годовые годичные кольца не образуются систематически, или годичные кольца не привязаны к годам, или их вообще нет. Вечнозеленые камбии обычно нерегулярны и не образуются ежегодно. Деревья в арктическом, субарктическом и альпийском регионах реагируют по-разному в зависимости от того, сколько лет дереву это - старые деревья имеют более низкую эффективность использования воды, что приводит к снижению реакции на температуру меняется.

Знакомства с кольцами деревьев была одной из первых абсолютные методы датирования разработанный для археологии, он был изобретен астрономом Эндрю Элликоттом Дуглассом и археологом Кларком Висслером в первые десятилетия 20-го века.

Дуглас больше всего интересовался историей климатических изменений, представленных в кольцах деревьев; именно Висслер предложил использовать эту технику, чтобы определить, когда были построены Adobe Pueblos на американском юго-западе, и их совместная работа завершилась исследованиями на Родовая Пуэбло город Showlow, недалеко от современного города Showlow, штат Аризона, в 1929 году.

Археолог Нил М. Джадду приписывают убеждение Национального географического общества в создании Первая Экспедиция Луча, в котором бревенчатые отрывки из оккупированных пуэбло, миссионерских церквей и доисторических руин с юго-запада США были собраны и записаны вместе с живыми сосна пондероза деревья. Ширина колец была сопоставлена ​​и датирована, и к 1920-м годам хронология была построена почти 600 лет назад. Первыми руинами, привязанными к определенной календарной дате, был Кавайку в районе Джеддито, построенный в 15 веке; Уголь из Кавайкух был первым углем, использованным в (более поздних) исследованиях радиоуглерода.

В 1929 году Showlow был раскопан Линдоном Л. Харгрейв и Эмиль В. Hauryи дендрохронология, проведенная на Showlow, привела к появлению первой единой хронологии для юго-запада, охватывающей более 1200 лет. Лаборатория исследований годичных колец была основана Дугласом в университете Аризоны в 1937 году, и сегодня она продолжает проводить исследования.

За последние сто лет или около того были построены последовательности древесных колец для различных видов по всему миру, с такими длинными 12,460-летняя последовательность в центральной Европе, выполненный на дубах лабораторией Хоэнхайма, и длился 8 700 лет сосновая щетина последовательность в Калифорнии. Построение хронологии изменения климата в сегодняшнем регионе было просто вопросом соответствия перекрывающихся схем годичных колец на старых и старых деревьях; но такие усилия больше не основаны исключительно на ширине годичных колец.

Такие особенности, как плотность древесины, элементный состав (так называемая дендрохимия) ее состава, анатомические особенности древесины и стабильные изотопы полученные в его камерах были использованы в сочетании с традиционным анализом ширины колец деревьев для изучения воздействия загрязнения воздуха, поглощения озона и изменения кислотности почвы с течением времени.

В 2007 году немецкий ученый по дереву Дитер Экштейн описал деревянные артефакты и строительные стропила в Средневековый город Любек, Германия, превосходный пример бесчисленных способов использования этой техники.

Средневековая история Любека включает в себя несколько событий, имеющих отношение к изучению колец деревьев и лесов, в том числе законы, принятые в конце 12 и начале 13-го век, устанавливающий некоторые основные правила устойчивого развития, два разрушительных пожара в 1251 и 1276 годах и гибель населения между 1340 и 1430 годами в результате Черная смерть.

• Строительные бумы в Любеке характеризуются широким использованием более молодых деревьев, что свидетельствует о том, что спрос опережает способность лесов восстанавливаться; бюсты, такие как после Черной Смерти, уничтожившей население, обозначаются длительным периодом отсутствия строительства вообще, за которым следует использование очень старых деревьев.
• В некоторых более богатых домах стропила, используемые во время строительства, были вырублены в разное время, причем некоторые из них занимали более года; в большинстве других домов стропила срублена одновременно. Экштейн предполагает, что это потому, что древесина для более богатого дома была получена на рынке древесины, где деревья должны были быть срезаны и храниться до тех пор, пока они не могли быть проданы; в то время как менее обеспеченные дома были построены точно в срок.
• Свидетельством торговли древесиной на большие расстояния можно считать древесину, импортируемую для таких произведений искусства, как Триумфальный Крест и Экран на Собор Святого Якоби. Это было идентифицировано как построенное из дерева, которое было специально отправлено в возрасте от 200 до 300 лет. деревья из польско-балтийских лесов, вероятно, вдоль установленных торговых путей из гаваней Гданьска, Риги или Кенигсберга.

Клаудия Фонтана и коллеги (2018) зафиксировали достижения в заполнении основного пробела в дендрохронологических исследованиях в тропические и субтропические регионы, потому что деревья в этих климатических условиях имеют либо сложные кольцевые узоры, либо нет видимых древесных колец совсем. Это проблема, потому что, поскольку глобальное изменение климата происходит, мы должны понимать физические, химические и биологические процессы, которые влияют на уровень углерода в земле важный. Тропические и субтропические регионы мира, такие как бразильский атлантический лес Южной Америки, хранят около 54% ​​всей биомассы планеты. Лучшие результаты для стандартных дендрохронологических исследований - с вечнозеленым Араукария узколистная (Сосна парана, бразильская сосна или дерево канделябров), с последовательностью, установленной в тропических лесах между 1790–2009 гг. Н.э.); предварительные исследования (Nakai et al. 2018) показали, что существуют химические сигналы, которые отслеживают осадки и изменения температуры, которые можно использовать для получения дополнительной информации.

Исследование, проведенное в 2019 году (Вистуба и его коллеги), показало, что кольца деревьев также могут предупредить об обвале склонов. Оказывается, что деревья, которые наклонены оползнем, фиксируют эксцентричные эллиптические кольца деревьев. Нижние части колец растут шире, чем верхние, и в исследованиях, проведенных в Польше, Малгожата Вистуба и его коллеги обнаружили, что эти наклоны имеются в наличии от трех до пятнадцати лет до катастрофического разрушаться.

Давно известно, что три могильных кургана эпохи викингов 9-го века недалеко от Осло, Норвегия (Гокстад, Осеберги мелодия) была взломана в какой-то момент в древности. Лица, нарушившие правила, изуродовали корабли, повредили могилы, вытащили и разогнали кости умершего. К счастью для нас, мародеры оставили инструменты, которые они использовали, чтобы проникнуть в курганы, деревянные пики и носилки (небольшие платформы с ручками, используемые для переноса предметов из гробниц), которые были проанализированы с использованием дендрохронология. Связывая фрагменты древовидных колец в инструментах с установленными хронологиями, Билл и Дейли (2012) обнаружили, что все три кургана были открыты, и могильные предметы повреждены в течение 10-го века, вероятно, как часть Харальд BluetoothКампания по обращению скандинавов в христианство.

Ван и Чжао использовали дендрохронологию, чтобы посмотреть на даты одного из Маршруты Шелкового пути используется в период Цинь-Хань, называемый маршрут Цинхай. Чтобы разрешить противоречивые доказательства того, что маршрут был заброшен, Ван и Чжао посмотрели на деревянные остатки гробниц вдоль маршрута. Некоторые исторические источники сообщали, что маршрут Цинхай был заброшен в 6 веке нашей эры: дендрохронологический анализ 14 гробниц вдоль маршрута выявил продолжающееся использование до конца 8 век. В исследовании, проведенном Кристофом Ханекой и его коллегами (2018 г.), приводятся доказательства ввоза американской древесины в построить и поддерживать оборонительную линию протяженностью 440 миль (700 км) траншей Первой мировой войны вдоль западной фронт.

• Билл, Ян и Аойф Дейли. "Грабеж корабельных могил из Осеберга и Гокстада: пример силовой политики?" древность 86.333 (2012): 808–24. Распечатать.
• Фонтана, Клаудия и др. "Дендрохронология и климат в бразильском атлантическом лесу: какие виды, где и как." Неотропическая биология и сохранение 13.4 (2018). Распечатать.
• Ханека, Кристоф, Шерд ван Даален и Ханс Бекман. "Древесина для окопов: новый взгляд на археологическую древесину из окопов Первой мировой войны на полях Фландрии." древность 92.366 (2018): 1619–39. Распечатать.
• Manning, Katie, et al. "Хронология культуры: сравнительная оценка европейских неолитических датировок." древность 88.342 (2014): 1065–80. Распечатать.
• Накаи, Ватару и др. "Подготовка образцов безкольцевых тропических деревьев для измерения δ18O в изотопной дендрохронологии." Тропики 27.2 (2018): 49–58. Распечатать.
• Turkon, Paula, et al. "Применение дендрохронологии в северо-западной Мексике." Латиноамериканская античность 29.1 (2018): 102–21. Распечатать.
• Ван, Шужи и Сюхай Чжао. "Переоценка Цинхайского пути Великого шелкового пути с использованием дендрохронологии." Dendrochronologia 31.1 (2013): 34–40. Распечатать.