TREX

×

Andrew E. Douglas (vasemmalla), dendrokronologian tieteenalan perustaja, tutkii punapuun poikkileikkausta kollegansa kanssa vuonna 1946. Courtesy LTRR

Lyhyt historia

1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa Andrew. E. Douglass perusti dendrokronologian tieteenalan – tekniikan, jolla ajoitetaan tapahtumia, ympäristömuutoksia ja arkeologisia artefakteja käyttämällä puun ja puunrunkojen vuotuisten vuosirenkaiden ominaispiirteitä. Nuorena tähtitieteilijänä, joka työskenteli Lowellin observatoriossa Arizonassa, Douglass oli erityisen kiinnostunut auringosta, erityisesti auringonpilkkujen syklisestä käyttäytymisestä ja siitä, miten aurinko vaikuttaa säähän. Hän alkoi tutkia puiden vuosirenkaita ja huomasi, että vuosirenkaiden koon ja ilmastotekijöiden, kuten kosteuden ja korkeuden, välillä oli yhteys. Hän piirsi puiden vuosirenkaiden leveyden ja laati ensimmäiset kronologiat, jotka osoittivat, miten puut tallentavat ilmastomuutokset ajan myötä. Huomatessaan, että puiden reaktiot olivat samankaltaisia eri puolilla aluetta, hän keksi tekniikan, joka osoittautui perustavanlaatuiseksi välineeksi puiden vuosirenkaiden tutkimuksessa: ristiintaulukointi (cross-dating) on tekniikka, jolla varmistetaan, että jokaiselle yksittäiselle puun vuosirenkaalle määritetään tarkka muodostumisvuosi vertaamalla leveiden ja kapeiden vuosirenkaiden kuvioita samasta puusta peräisin olevien ydinkappaleiden välillä ja eri paikoissa sijaitsevien puiden välillä tai vertailemalla vuosirenkaiden kuviot puun ja toisen puun välillä. Näin tutkijat pystyivät merkitsemään kullekin renkaalle tarkan kalenteripäivämäärän. Nykyään vuosirengasanalyysia ei käytetä vain sen määrittämiseen, millainen ilmasto oli menneisyydessä, vaan sitä voidaan käyttää myös taideteosten (puukehysten), viulujen ja muiden puusoittimien sekä rakennusten ajoittamiseen.

Jos haluat nähdä ristiintaulukointiprosessin toiminnassa, katso historiallista kuvamateriaalia, jossa A.E. Douglas on töissä.

Puiden rengasrakenteiden perusteet

Puiden rengasrakenne kasvaa tyypillisesti yhden renkaan vuodessa. Ne alkavat kasvaa keväällä (solut ovat väriltään vaaleanruskeita, ns. varhaispuuon keväällä syntyvän vuosirenkaan vaalea osa) ja kasvukauden päättyessä syksyllä soluseinät paksuuntuvat (tumma kaistale eli myöhäispuuon kesäkaudella syntyvän vuosirenkaan tummempi osa) ja lopettavat lopulta kasvunsa talvella, jolloin syntyy hyvin selväpiirteinen rengas. Koko puun elinkaaren aikana muodostuva rengaskuvio paljastaa ilmasto-olosuhteet, joissa puu kasvoi. Runsas kosteus ja pitkä kasvukausi johtavat leveään renkaaseen. Kuiva vuosi voi johtaa hyvin kapeaan vuosirenkaaseen (ks. kaavio). Paikoissa, joissa puut ovat herkempiä lämpötilalle (esim. korkealla vuorenhuipulla tai pohjoisen boreaalialueilla tai pohjoisen Alaskan ja Kanadan pohjoisten alueiden metsissä), leveä rengas kertoo lämpimästä vuodesta ja kapea rengas kylmästä vuodesta.

Tässä tehtävässä opit, miten vuosirenkaiden tutkiminen tapahtuu. Minne puurengastutkijat matkustavat löytääkseen sopivia puita? Mitä välineitä käytetään? Millä tekniikoilla voidaan valmistaa ja analysoida puunydinnäytteitä menneen ilmaston luonteen paljastamiseksi?

Ohjeita

1. Ilmastoherkkien puiden löytäminen

Puiden vuosirenkaiden tutkiminen ei ole niin yksinkertaista kuin miltä se aluksi näyttää. Valtaosa puista, joita näemme vaelluksilla tai autolla ajaessamme, ei ole tallentanut hyvää ilmastotietoa pitkien ajanjaksojen ajalta. Dendrokronologien on etsittävä pitkäikäisiä puita, jotka kasvavat melko ankarissa olosuhteissa, jolloin ne ovat hyvin herkkiä ympäröiville olosuhteille, ja joiden kasvu on hidasta – niin hidasta, että niiden elinaikana tallentuu useita vuosia. Yksi tällainen puu on bristlecone-mänty, joka kasvaa Arizonassa, Coloradossa, Uudessa Meksikossa, Utahissa, Nevadassa ja Kalifornian itäosassa, joskus hyvin kylmissä ja kuivissa olosuhteissa. Vanhin tunnettu yksilö on nimeltään Methuselah, ja se on 4 765 vuotta vanha! Sinulla on mahdollisuus tutustua bristlecone-männyn kasvupaikkaan tämän harjoitustyön toisessa osassa.

Mitä ominaisuuksia dendrokronologit etsivät tutkimuskohteista, joiden avulla heillä on parhaat mahdollisuudet rekonstruoida menneisyyden ilmasto-olosuhteita? Katso alla oleva video ja vastaa Stop and Think -kysymyksiin.

2. Puiden kaiverruttaminen sisäkuopista

Opiskellaanpa, miten puusta saadaan puunäytteitä. Ihmiset kysyvät usein, vahingoittaako puun poraaminen näytteen ottamiseksi puusta sitä. Tutkijoiden puista ottamat ydinnäytteet ovat itse asiassa melko pieniä (alle lyijykynän halkaisijan kokoisia), eivätkä ne vahingoita puuta. Puu paranee itsestään melko nopeasti, samaan tapaan kuin silloin, kun vaahterasiirappia varten poimittu puun nokka poistetaan. Jos tietty puuryhmä aiheuttaa huolta, tutkijat voivat kastaa puunporaajat alkoholiin varmistaakseen, etteivät ne levitä tauteja puusta toiseen. Jos metsänhoitajat ovat huolissaan tietystä metsästä, he voivat evätä tutkijoilta luvan puiden ydintämiseen, kun he hakevat lupaa.

Katso, kun dendrokronologi Nicole Davi kertoo, miten puu ydintetään.

KATSO: Nicole Davi ydintää tulppaanipuun avustajan Augien kanssa. Credit: Jacob Tanenbaum (MP4 Video 268.2MB Mar28 16)

3. Ytimien käsittely

Tutkijat keräävät ydinnäytteitä kahdestakymmenestä tai useammasta puusta kullakin tutkimuspaikalla. Nämä näytteet on säilytettävä huolellisesti ja vietävä laboratorioon analysoitaviksi. Puusta otetut ydinsydämet on kiinnitettävä erityiseen puiseen pidikkeeseen eli ydinsydänkiinnikkeeseen, ja sen jälkeen ne on hiottava hienoksi, jotta rengaskuvio tulee selvästi esiin.

×

Puun ydinsydämet, jotka on otettu valkokuusista Alaskassa. Nämä ytimet on asetettu puisiin ytimen kiinnikkeisiin ja hiottu hienoksi, jotta solujen yksityiskohdat näkyvät mikroskoopilla. Kukin rengas edustaa yhtä kasvuvuotta. Leveät renkaat viittaavat hyviin kasvuolosuhteisiin (tässä tapauksessa lämpimiin kesiin).

Puurengaskuvioita tutkitaan sitten useilla eri tieteellisillä välineillä. Alla olevista painikkeista pääset Lamont-Doherty Earth Observatoryn Tree-Ring Labiin Palisadesissa, New Yorkissa. Nämä kuvat ovat 360°, joten voit katsella ympärillesi ja zoomata niitä. Zoomaa sekä päätyöskentelyalueelle että ydinhuoneeseen, jotta näet, mitä pöydillä ja seinillä on.

Puurengaslaboratorio

Puurengaslaboratorion ydinhuone