Дендрохронология – Годовые кольца как свидетельства изменения климата

Дендрохронология – это формальный термин, обозначающий датирование годичных колец, науку, которая использует годичные кольца деревьев в качестве подробной записи климатических изменений в регионе, а также способа приблизительного определения даты. строительства деревянных объектов многих типов.

Что касается методов археологического датирования, дендрохронология чрезвычайно важна. точный: если годичные кольца в деревянном объекте сохранены и могут быть привязаны к существующей хронологии, исследователи могут определить точный календарный год – а часто и сезон – чтобы дерево было срублено, чтобы сделать его.

Из-за этой точности дендрохронология используется для калибровки радиоуглеродного датирования, давая науке меру атмосферных условий, которые, как известно, вызывают изменение радиоуглеродных дат.

Радиоуглеродные даты, которые были откалиброваны путем сравнения с дендрохронологическими записями, обозначаются сокращениями, такими как кал АД, или откалиброванные годы до настоящего времени.

Что такое кольца дерева?

Дерево- Датирование по кольцам работает, потому что дерево растет больше – не только в высоту, но и в обхвате – на измеримые кольца каждый год в течение своей жизни. Кольца – это слой камбия, кольцо клеток, которое находится между древесиной и корой и из которого происходят новые клетки коры и древесины; каждый год создается новый камбий, оставляя предыдущий на месте. Насколько большие клетки камбия растут каждый год (измеряется как ширина каждого кольца), зависит от температуры и влажности – насколько теплыми или прохладными, сухими или влажными были времена года.

Вклады окружающей среды в камбий – это в первую очередь региональные климатические изменения, изменения температуры, засушливости и химического состава почвы, которые вместе кодируются как вариации ширины определенного кольца, плотности или структуры древесины и/или в химическом составе клеточных стенок. В основном, в засушливые годы клетки камбия меньше, и поэтому слой тоньше, чем во влажные годы..

Виды деревьев имеют значение

Не все деревья можно измерить или использовать без дополнительных аналитических методов: не все деревья имеют камбий, который создается ежегодно. Например, в тропических регионах годовые кольца не образуются систематически, или годовые кольца не привязаны к годам, или годовые кольца отсутствуют вообще. Вечнозеленые камбия обычно имеют неправильную форму и не образуются ежегодно. Деревья в арктических, субарктических и альпийских регионах реагируют по-разному в зависимости от возраста дерева – более старые деревья снижают эффективность использования воды, что приводит к снижению реакции на изменения температуры.

Изобретение дендрохронологии

Датирование годичных колец было одним из первых методов абсолютного датирования, разработанных для археологии, и он был изобретен астрономом Эндрю Элликоттом Дугласом и археологом Кларком Висслером в первые десятилетия нашей эры. 20 век.

Дуглас больше всего интересовала история климатических изменений, проявляемых в кольцах деревьев; Именно Висслер предложил использовать эту технику, чтобы определить, когда были построены глинобитные пуэбло на юго-западе Америки, и их совместная работа завершилась исследованиями в городке Шоулоу, принадлежащем предкам пуэбло, недалеко от современного города Шоулоу, штат Аризона, в 1929 году. >

Экспедиции по лучу

Археологу Нилу М. Джадду приписывают убеждение Национального географического общества в создании экспедиции по Первому лучу. Были собраны и записаны срезы оккупированных пуэбло, миссионерских церквей и доисторических руин на юго-западе Америки, а также срезы живых сосен пондероза. Ширины колец были сопоставлены и датированы, и к 1920-м годам хронология была построена почти на 600 лет назад. Первыми руинами, привязанными к определенной календарной дате, были Кавайкух в районе Джеддито, построенные в 15 веке; древесный уголь из Кавайкуха был первым древесным углем, использованным в (более поздних) исследованиях радиоуглерода.

В 1929 году Линдон Л. Харгрейв и Эмиль В. проводили раскопки Шоулоу. Хаури и дендрохронология, проведенная на Шоулоу, позволили создать первую единую хронологию для юго-запада, охватывающую период более 1200 лет. Лаборатория исследования древесных колец была основана Дугласом в Университете Аризоны в 1937 году, и она до сих пор проводит исследования.

Построение последовательности

За последние сто лет или около того последовательности годичных колец были построены для различных видов по всему миру, с такими длинными последовательностями дат, как 12 460-летняя последовательность в Центральной Европе, завершенная на дубах у горы Хоэнхайм. Лаборатория и скопление сосны с щетиной длиной 8700 лет в Калифорнии. Построение хронологии изменения климата в регионе сегодня было сначала просто вопросом сопоставления перекрывающихся структур годичных колец на старых и старых деревьях; но такие усилия больше не основываются исключительно на ширине годичных колец..

Такие характеристики, как плотность древесины, элементный состав (называемый дендрохимией) ее состава, анатомические особенности древесины и стабильные изотопы, захваченные в ее клетках, имеют использовался в сочетании с традиционным анализом ширины колец деревьев для изучения эффектов загрязнения воздуха, поглощения озона и изменений кислотности почвы с течением времени.

Средневековый Любек

В 2007 году немецкий учёный по дереву Дитер Экштейн описал деревянные артефакты и стропила в средневековом городе Любек, Германия, что является прекрасным примером бесчисленного множества способов использования этой техники.

Средневековая история Любека включает в себя несколько событий, имеющих отношение к изучению годичных колец деревьев и лесов, включая законы, принятые в конце 12-го и начале 13-го веков, устанавливающие некоторые основные правила устойчивого развития, два разрушительных пожара. в 1251 и 1276 годах, и падение численности населения между 1340 и 1430 годами в результате Черной смерти.

• Строительный бум в Любеке отмечен широким использованием более молодых деревьев, что свидетельствует о том, что спрос превышает способность лесов к восстановлению; бюсты, например, после того, как Черная смерть уничтожила население, обозначаются длительным периодом отсутствия строительства с последующим использованием очень старых деревьев.
• В некоторых из более богатых домов стропила, использованные при строительстве, спилили в разное время, на некоторые – больше года; в большинстве других домов одновременно вырубают стропила. Экштейн предполагает, что это связано с тем, что древесина для более богатого дома была куплена на лесном рынке, где деревья должны были быть срублены и хранились до тех пор, пока их нельзя было продать; в то время как менее благополучные дома строились точно в срок.
• Свидетельства торговли древесиной на большие расстояния можно найти в дереве, импортированном для произведений искусства, таких как Триумфальный крест и ширма на соборе Св. Собор Якоби. Было установлено, что оно было построено из дерева, которое было специально доставлено из 200-300-летних деревьев из польско-балтийских лесов, вероятно, по установленным торговым маршрутам из портов Гданьска, Риги или Кенигсберга.

Тропические и субтропические среды

Клаудиа Фонтана и его коллеги (2018) задокументировали успехи в заполнении значительного пробела в дендрохронологических исследованиях в тропических регионах. и субтропические регионы, потому что деревья в этом климате либо имеют сложную структуру колец, либо вообще не имеют видимых колец. Это проблема, потому что, поскольку глобальное изменение климата продолжается, нам необходимо понимать физические, химические и биологические процессы, которые влияют на уровни углерода на Земле, что приобретает все большее значение. В тропических и субтропических регионах мира, таких как бразильский атлантический лес в Южной Америке, хранится около 54% ​​общей биомассы планеты.. Наилучшие результаты для стандартных дендрохронологических исследований получены с вечнозелеными деревьями Araucaria angustifolia (сосна Парана, бразильская сосна или канделябровое дерево) с последовательностью, установленной в тропических лесах между 1790–2009 годами нашей эры); предварительные исследования (Nakai et al. 2018) показали, что существуют химические сигналы, отслеживающие осадки и изменения температуры, которые можно использовать для получения дополнительной информации. & nbsp;

Найдено исследование 2019 г. (Вистуба и его коллеги) годичные кольца деревьев также могут предупреждать о приближающемся обрушении откосов. Оказывается, деревья, наклоненные оползнем, записывают эксцентричные эллиптические годичные кольца. Нисходящие части колец становятся шире, чем восходящие, и в исследованиях, проведенных в Польше, Малгожата Вистуба и его коллеги обнаружили, что эти наклоны наблюдаются за период от трех до пятнадцати лет до катастрофического обрушения.

Другие приложения

Давно было известно, что три кургана-захоронения эпохи викингов IX века недалеко от Осло, Норвегия (Гокстад, Осеберг и Туне) были взломан в какой-то момент в древности. Злоумышленники обезобразили корабли, повредили могильный инвентарь, вытащили и разложили кости погибших. К счастью для нас, мародеры оставили инструменты, которые они использовали для взлома курганов, деревянные лопаты и носилки (небольшие платформы с ручками, используемые для выноса предметов из гробниц), которые были проанализированы с помощью дендрохронологии. Связывая фрагменты годичных колец в инструментах с установленной хронологией, Билл и Дейли (2012) обнаружили, что все три кургана были вскрыты, а могильный инвентарь поврежден в течение 10 века, вероятно, в рамках кампании Харальда Bluetooth по обращению скандинавов в христианство. /p>

Ван и Чжао использовали дендрохронологию, чтобы посмотреть даты одного из маршрутов Шелкового пути, использовавшихся в период Цинь-Хань, который назывался Цинхайским маршрутом. Чтобы разрешить противоречивые свидетельства того, когда маршрут был заброшен, Ван и Чжао осмотрели остатки дерева из гробниц по дороге. Некоторые исторические источники сообщают, что маршрут Цинхай был заброшен к 6 веку нашей эры: дендрохронологический анализ 14 гробниц вдоль маршрута показал, что он продолжался до конца 8 века. В исследовании Кристофа Ханека и его коллег (2018) описаны доказательства импорта американской древесины для строительства и поддержания оборонительной линии траншей времен Первой мировой войны длиной 440 миль (700 км) вдоль западного фронта.

Избранные источники

• Билл, Ян и Аойф Дейли. «Разграбление могил кораблей в Осеберге и Гокстаде: пример силовой политики?» Античность 86.333 (2012): 808–24. Печать.
• Фонтана, Клаудиа и др. «Дендрохронология и климат в бразильских атлантических лесах: какие виды, где и как». “ Неотропическая биология и охрана природы 13.4 (2018 г.). Печать.
• Ханека, Кристоф, Сьерд ван Даален и Ханс Бекман . “Древесина для траншей: новый взгляд на археологические раскопки из окопов Первой мировой войны на полях Фландрии”. Antiquity 92.366 (2018): 1619–39. Print.
• Мэннинг, Кэти и др. «Хронология культуры: сравнительная оценка европейских подходов к датированию неолита». Antiquity 88.342 (2014): 1065–80. Печать.
• Накай, Ватару и др. «Подготовка образца тропических деревьев без колец для измерения δ18O в изотопной дендрохронологии» Тропики 27.2 (2018): 49–58. Печать.
• Тюркон, Паула и др. «Применение дендрохронологии на Северо-Западе. Мексика. “ Latin American Antiquity 29.1 (2018): 102–21. Print.
• Wang, Shuzhi, and Xiuhai Чжао. “Переоценка маршрута Цинхай Шелкового пути с помощью дендрохронологии” . “ Дендрохронология 31.1 (2013): 34–40. Печать.