Andrew E. Douglas (z lewej), twórca nauki dendrochronologii, bada przekrój drzewa sekwoi wraz z kolegą w 1946 roku. Dzięki uprzejmości LTRR
Krótka historia
W późnych latach 1800 i wczesnych 1900, Andrew. E. Douglass założył naukę dendrochronologii – technikę datowania wydarzeń, zmian środowiskowych i artefaktów archeologicznych za pomocą charakterystycznych wzorów rocznych słojów w drewnie i pniach drzew. Jako młody astronom pracujący w Obserwatorium Lowella w Arizonie, Douglass był szczególnie zainteresowany Słońcem, zwłaszcza cyklicznym zachowaniem plam słonecznych i tym, jak Słońce wpływa na pogodę. Zaczął przyglądać się słojom rocznych przyrostów drzew i zauważył związek między wielkością słojów a czynnikami klimatycznymi, takimi jak wilgotność i wysokość. Sporządził wykres szerokości słojów i skompilował pierwsze chronologie, aby pokazać, jak drzewa rejestrują zmiany klimatu w czasie. Zauważywszy podobieństwo reakcji drzew w całym regionie, wynalazł technikę, która okazała się fundamentalnym narzędziem w badaniach nad słojami drzew: datowanie krzyżowe (cross-dating) to technika, która zapewnia przypisanie każdemu słojowi dokładnego roku powstania poprzez dopasowanie wzorów szerokich i wąskich słojów między rdzeniami pochodzącymi z tego samego drzewa, a także między drzewami z różnych lokalizacji lub dopasowanie wzorów słojów jednego drzewa do drugiego. Pozwoliło to naukowcom na oznaczenie dokładnych dat kalendarzowych dla każdego pierścienia. Dzisiaj, analiza słojów drzew jest nie tylko używana do określenia klimatu w przeszłości, ale może być również używana do datowania dzieł sztuki (drewniane ramy), skrzypiec i innych instrumentów drewnianych oraz budynków.
Aby zobaczyć proces datowania krzyżowego w akcji, obejrzyj historyczny materiał filmowy A.E. Douglasa przy pracy.
Aby obejrzeć ten film, włącz JavaScript i rozważ aktualizację do przeglądarki obsługującej wideo HTML5
Podstawy pierścieni drzew
Drzewa zazwyczaj rosną jeden pierścień rocznie. Zaczynają rosnąć na wiosnę (komórki są koloru jasnobrązowego, znane jako wczesne drewno jest jasną częścią pierścienia drzewa produkowanego na wiosnę), a gdy sezon wegetacyjny kończy się jesienią, ściany komórkowe grubieją (ciemne pasmo lub późne drewno jest ciemniejszą częścią rocznego pierścienia drzewa produkowanego w sezonie letnim) i ostatecznie przestają rosnąć w zimie, powodując powstanie bardzo wyraźnego pierścienia. Wzór słojów, który tworzy się przez całe życie drzewa, ujawnia warunki klimatyczne, w jakich drzewo rosło. Obfita wilgotność i długi okres wegetacji skutkują szerokim pierścieniem. W suchym roku może powstać bardzo wąski pierścień (patrz diagram). W miejscach, w których drzewa są bardziej wrażliwe na temperaturę (np. na dużych wysokościach na szczytach gór lub w lasach borealnych północy lub północnych regionów północnej Alaski i Kanady), szeroki pierścień wskazuje na ciepły rok, a wąski na zimny rok.
W tym ćwiczeniu dowiesz się, jak prowadzona jest nauka o pierścieniach drzew. Gdzie podróżują naukowcy zajmujący się badaniem pierścieni drzew, aby znaleźć odpowiednie drzewa? Jakie narzędzia są używane? Jakie techniki mogą być użyte do przygotowania i analizy próbek rdzeni drzew, aby ujawnić naturę minionego klimatu?
Instrukcje
1. Znalezienie drzew wrażliwych na klimat
Prowadzenie badań nad pierścieniami drzew nie jest tak proste, jak mogłoby się wydawać na początku. Ogromna większość drzew, które widzimy podczas wędrówek lub jazdy samochodem, nie ma dobrego zapisu klimatu w długich okresach czasu. Dendrochronolodzy muszą szukać długowiecznych drzew, które rosną w dość surowym środowisku, co czyni je bardzo wrażliwymi na otaczające warunki, gdzie ich wzrost jest powolny – tak powolny, że wiele lat zostanie zarejestrowanych w ciągu ich życia. Jednym z takich drzew jest sosna bristlecone, która rośnie w Arizonie, Kolorado, Nowym Meksyku, Utah, Nevadzie i wschodniej Kalifornii, czasami w bardzo zimnych i suchych warunkach. Najstarszy znany okaz nosi imię Methuselah i liczy sobie 4765 lat! Będziesz miał okazję zbadać stanowisko sosny szczeciniastej w części 2 tego laboratorium.
Jakich cech dendrochronologowie szukają w miejscach badań, które dadzą im największe szanse na odtworzenie przeszłych warunków klimatycznych? Obejrzyj poniższy film i odpowiedz na pytania Stop and Think.
Aby obejrzeć ten film włącz JavaScript i rozważ aktualizację do przeglądarki obsługującej HTML5 video
Stop and Think
1.1. Jakie rodzaje drzew i stanowisk są najbardziej przydatne do badań nad pierścieniami drzew?
1.2 Dlaczego drzewa rosnące na terenach zielonych nie są przydatne do badania przeszłych warunków klimatycznych?
1.3 Co decyduje o tempie wzrostu drzew na dużych wysokościach?
2. Rdzeniowanie drzew
Teraz dowiedzmy się, jak uzyskać próbki rdzeni z drzewa. Ludzie często pytają, czy wiercenie w drzewie w celu pobrania próbki jego drewna szkodzi mu. Próbki rdzenia, które naukowcy pobierają z drzew są w rzeczywistości dość małe (mniej niż średnica ołówka) i nieniszczące dla drzewa. Drzewo dość szybko się zagoi, podobnie jak w przypadku usunięcia wylewki po wyciąganiu z drzewa syropu klonowego. Jeśli istnieje obawa o konkretną grupę drzew, naukowcy mogą zanurzyć swoje świdraki w alkoholu, aby upewnić się, że nie rozprzestrzeniają one żadnych chorób z drzewa na drzewo. Jeśli zarządcy lasów obawiają się o dany las, mogą odmówić naukowcom pozwolenia na rdzeniowanie drzew, gdy ubiegają się o zezwolenie.
Zobacz, jak dendrochronolog Nicole Davi opisuje, jak rdzeniować drzewo.
Aby obejrzeć ten film, włącz JavaScript i rozważ aktualizację do przeglądarki obsługującej wideo HTML5
WATCH: Nicole Davi ścina tulipanowiec z asystentem Augiem. Credit: Jacob Tanenbaum (MP4 Video 268.2MB Mar28 16)
3. Przetwarzanie rdzeni
Naukowcy zbierają próbki rdzeni z dwudziestu lub więcej drzew w każdym z ich miejsc. Próbki te muszą być starannie zabezpieczone i dostarczone do laboratorium w celu analizy. Rdzenie pobrane z drzewa muszą być umieszczone w specjalnym drewnianym uchwycie lub oprawie, a następnie drobno oszlifowane, aby wyraźnie wydobyć wzór słojów.
Rdzenie drzew pobrane z białych świerków na Alasce. Rdzenie te zostały umieszczone w drewnianych podstawkach i dokładnie oszlifowane, tak aby szczegóły komórek były widoczne pod mikroskopem. Każdy pierścień reprezentuje jeden rok wzrostu. Szerokie pierścienie wskazują na dobre warunki wzrostu (w tym przypadku cieplejsze lata).
Tree-ring wzory są następnie studiował z wielu różnych instrumentów naukowych. Poniższe przyciski zabiorą Cię do Lamont-Doherty Earth Observatory’s Tree-Ring Lab w Palisades, New York. Te obrazy są 360 °, więc można rozejrzeć się dookoła i powiększyć i pomniejszyć. Powiększ zarówno główny obszar roboczy, jak i rdzeń pomieszczenia, aby zobaczyć, co znajduje się na stołach i ścianach.
Tree-Ring Laboratory
Tree-Ring Laboratory Core Room
Stop and Think
1.4 Dlaczego jedna część każdego pierścienia drzewa jest jasnego koloru, a druga ciemnego?
1.5 Jakie czynniki wzięła pod uwagę Dr. Davi wybierając dobre drzewo do rdzeniowania w swoim miejscu w lesie?
1.6 Jakie instrumenty widziałeś podczas zwiedzania Lamont Tree-Ring Lab?
.