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Andrew E. Douglas (a sinistra), il fondatore della scienza della dendrocronologia, esamina una sezione di sequoia con un collega nel 1946. Cortesia LTRR

Una breve storia

Tra la fine del 1800 e l’inizio del 1900, Andrew. E. Douglass fondò la scienza della dendrocronologia, la tecnica per datare eventi, cambiamenti ambientali e manufatti archeologici utilizzando i modelli caratteristici degli anelli di crescita annuali nel legno e nei tronchi d’albero. Come giovane astronomo che lavorava al Lowell Observatory in Arizona, Douglass aveva un particolare interesse per il sole, specialmente per il comportamento ciclico delle macchie solari e per come il sole influenza il tempo. Iniziò a guardare gli anelli di crescita annuali degli alberi e notò una relazione tra la dimensione degli anelli di crescita e i fattori climatici come l’umidità e l’altitudine. Tracciò la larghezza degli anelli degli alberi e compilò le prime cronologie per mostrare come gli alberi registrano i cambiamenti climatici nel tempo. Notando la somiglianza nella risposta degli alberi in tutta la regione, inventò una tecnica che si sarebbe rivelata uno strumento fondamentale negli studi sugli anelli degli alberi: la datazione incrociata è una tecnica che assicura che ad ogni singolo anello dell’albero sia assegnato il suo esatto anno di formazione facendo corrispondere i modelli di anelli larghi e stretti tra le carote dello stesso albero, e tra alberi di luoghi diversi, o facendo corrispondere i modelli degli anelli degli alberi da un albero all’altro. Questo ha permesso agli scienziati di segnare le date esatte del calendario per ogni anello. Oggi, l’analisi degli anelli degli alberi non è solo usata per determinare com’era il clima nel passato, ma può anche essere usata per datare opere d’arte (cornici di legno), violini e altri strumenti di legno, ed edifici.

Per vedere il processo di datazione incrociata in azione, guarda il filmato storico di A.E. Douglas al lavoro.

Fondamenti degli anelli degli alberi

Gli alberi in genere sviluppano un anello per anno. Iniziano a crescere in primavera (le cellule sono di colore marrone chiaro, conosciute come early wood è la parte di colore chiaro di un anello prodotto in primavera) e, come la stagione di crescita finisce in autunno, le pareti cellulari si ispessiscono (la banda scura o late wood è la parte più scura di un anello annuale prodotto nella stagione estiva) e alla fine smettono di crescere in inverno causando un anello molto distinto. Il modello di anello che si forma durante tutta la vita dell’albero rivela le condizioni climatiche in cui l’albero è cresciuto. Un’umidità abbondante e una lunga stagione di crescita hanno come risultato un anello largo. Un anno secco può risultare in un anello molto stretto (vedi diagramma). Nei siti dove gli alberi sono più sensibili alla temperatura (per esempio ad alta quota sulla cima di una montagna o nelle foreste boreali del nord o nelle regioni settentrionali dell’Alaska e del Canada) allora un anello largo indica un anno caldo e un anello stretto indica un anno freddo.

In questa attività, imparerai come si fa la scienza degli anelli degli alberi. Dove viaggiano gli scienziati degli anelli degli alberi per trovare gli alberi adatti? Quali strumenti vengono utilizzati? Quali tecniche possono essere usate per preparare e analizzare campioni di carote di alberi per rivelare la natura del clima passato?

Istruzioni

1. Trovare alberi sensibili al clima

Condurre la scienza degli anelli degli alberi non è così semplice come potrebbe sembrare all’inizio. La stragrande maggioranza degli alberi che vediamo durante le escursioni o mentre guidiamo non hanno catturato una buona registrazione del clima per lunghi periodi di tempo. I dendrocronologi devono cercare alberi longevi che crescono in ambienti abbastanza difficili, che li rendono molto sensibili alle condizioni circostanti, dove la loro crescita è lenta – così lenta che molti anni saranno registrati durante la loro vita. Uno di questi alberi è il pino dai coni setolosi, che cresce in Arizona, Colorado, New Mexico, Utah, Nevada e California orientale, a volte in condizioni molto fredde e secche. Il più vecchio esemplare conosciuto si chiama Matusalemme e ha 4.765 anni! Avrai la possibilità di esplorare un sito di pino dai coni setolosi nella Parte 2 di questo laboratorio.

Quali caratteristiche cercano i dendrocronologi nei siti di ricerca che daranno loro la migliore possibilità di ricostruire le condizioni climatiche del passato? Guarda il video qui sotto e rispondi alle domande di Stop and Think.

2. carotaggio degli alberi

Ora impariamo come ottenere campioni da un albero. La gente spesso chiede se trapanare l’albero per prendere un campione del suo legno lo danneggia. I campioni di carotaggi che gli scienziati prendono dagli alberi sono in realtà abbastanza piccoli (meno del diametro di una matita) e non distruttivi per l’albero. L’albero guarirà da solo abbastanza rapidamente, come quando si rimuove un becco dopo aver spillato un albero per lo sciroppo d’acero. Se c’è preoccupazione per un particolare gruppo di alberi, gli scienziati possono immergere le loro trivelle nell’alcol per essere sicuri che non stiano diffondendo nessuna malattia da un albero all’altro. Se i gestori delle foreste sono preoccupati per una particolare foresta, possono negare agli scienziati il permesso di carotare gli alberi quando richiedono un permesso.

Guarda la dendrocronologa Nicole Davi che descrive come carotare un albero.

WATCH: Nicole Davi carota un albero di tulipani con l’assistente Augie. Credit: Jacob Tanenbaum (MP4 Video 268.2MB Mar28 16)

3. Elaborazione delle carote

Gli scienziati raccolgono campioni di carote da venti o più alberi in ognuno dei loro siti. Questi campioni devono essere contenuti con cura e portati in un laboratorio per l’analisi. Le carote prelevate da un albero devono essere montate in uno speciale supporto di legno, o supporto per carote, e poi levigate finemente per far emergere chiaramente il disegno degli anelli.

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Carote d’albero prese da alberi di abete bianco in Alaska. Queste carote sono state messe in supporti di legno e levigate finemente in modo che i dettagli delle cellule siano visibili al microscopio. Ogni anello rappresenta un anno di crescita. Gli anelli larghi indicano buone condizioni di crescita (estati più calde in questo caso).

I modelli di anelli vengono poi studiati con diversi strumenti scientifici. I pulsanti qui sotto vi porteranno al Tree-Ring Lab del Lamont-Doherty Earth Observatory a Palisades, New York. Queste immagini sono a 360°, quindi puoi guardarti intorno e fare lo zoom. Ingrandisci sia l’area di lavoro principale che la stanza del nucleo, così puoi vedere cosa c’è sui tavoli e sulle pareti.

Tree-Ring Laboratory

Tree-Ring Laboratory Core Room