樹輪定年可到季節(jié)

    年輪可以說是樹木在生長過程中記載自己年齡的一種*方式。提及樹輪定年的奧秘，王樹芝研究員說：“樹木樹干的形成層每年都有生長活動，形成早材和晚材，每一個年輪的寬度包括當(dāng)年的早材和晚材，多數(shù)溫帶樹種一年形成一個年輪，因此年輪的數(shù)目就表示樹齡的多少，年輪的寬窄則與相應(yīng)生長年份的氣候條件密切相關(guān)，在干旱年份樹木生長緩慢，年輪就窄；在濕潤年份年輪就寬。同一氣候區(qū)內(nèi)同種樹木的不同個體，在同一時期內(nèi)年輪的寬窄變化規(guī)律是一致的，因此，樹木的不同個體之間能夠交叉定年。”

    說到樹輪定年相比其他定年方法的優(yōu)勢時，王樹芝研究員表示，樹輪定年是zui的一種定年方法，可以到年，甚至到某個季節(jié)。定年準(zhǔn)確的長年表則可以用來推測過去社會經(jīng)濟(jì)和文化狀況、貿(mào)易、藝術(shù)品的真?zhèn)?、聚落的居住史和建筑史等，還用于氣候重建、環(huán)境研究和碳十四校正。

    樹輪可揭示氣候的變化規(guī)律

    樹木年輪不僅記錄著自己的年齡，它還是周圍環(huán)境的記錄器，從這個記錄器，可以提取各種環(huán)境信息，比如氣候（包括溫度、降水）等。王樹芝研究員說：“由于太陽黑子的活動周期會影響氣候，氣候的變化又會影響到樹木的生長，從而使樹木形成不同寬窄的年輪。樹木年輪定年準(zhǔn)確、時間序列長、樣本量多、環(huán)境變化指示意義明確且可定量，因此被視為高精度氣候環(huán)境的代用資料。”我們通過不同地區(qū)的樹木年輪能讀解出不同的信息，比如，對于干旱和半干旱的柴達(dá)木盆地來說，較寬的年輪即意味著當(dāng)年比較多的降水；而對于寒冷高海拔的青藏高原上限樹木來說，較寬的年輪則意味著溫暖。

    利用樹輪可以揭示過去氣候的變化規(guī)律，重建過去氣候，那是否可以用來預(yù)測未來的氣候呢？在王樹芝研究員看來，“要預(yù)測未來氣候演變趨勢，必須準(zhǔn)確重建過去氣候演變特征和規(guī)律。首先要建立長時間序列的年輪年表；其次所建年表不僅要保留較多的高頻氣候變化信息，還要保留較多的低頻氣候變化信息。只有深刻地把握了過去氣候演變特征和規(guī)律，才能更好地預(yù)測將來。”

    樹輪可估計出自然災(zāi)害過程

    如今，地球似乎進(jìn)入了一個自然災(zāi)害頻發(fā)的時期，那在過去是什么樣的呢？我們對自然災(zāi)害的研究到了一個什么樣的階段呢？“我們可以利用異常年輪結(jié)構(gòu)估計自然災(zāi)害過程，在分析雪崩、滑坡、泥石流、洪澇災(zāi)害、落石現(xiàn)象方面，已經(jīng)取得了不少進(jìn)展。根據(jù)樹輪形態(tài)還可以分析其它地質(zhì)災(zāi)害，如冰川融化造成的洪水、冰崩；還可分析非地質(zhì)災(zāi)害，如颶風(fēng)、龍卷風(fēng)和海嘯等發(fā)生的地點(diǎn)和時間；此外，還可以對火山爆發(fā)、地震、病蟲害等進(jìn)行研究。”王樹芝研究員進(jìn)一步解釋，“年輪的異常結(jié)構(gòu)包括反應(yīng)木、霜輪、淺輪、火傷、裂痕、偽輪等，這些異常年輪結(jié)構(gòu)大都與特殊生境或環(huán)境事件密切相關(guān)，對它們進(jìn)行目測、解剖結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的研究將有助于對引發(fā)樹輪發(fā)生異常變化的環(huán)境事件的理解。”

    “比如對地震的研究。樹木的生長一旦受地震干擾，會發(fā)生十分明顯的變化，而且這一影響會持續(xù)幾年至十幾年。譬如，在10年尺度上，祁連圓柏在1880s出現(xiàn)生長釋放的頻率zui高，這可能與1870s在本區(qū)域發(fā)生的嚴(yán)重地震災(zāi)害有關(guān)。當(dāng)然，由于地震活動的周期較長，只有存活久遠(yuǎn)的樹木，方能為人們研究過去的地震事件提供有別于儀器和文字記錄的另一條線索，這也需要我們進(jìn)一步研究。”

    樹輪可儲存大量古代文化的記憶

    樹木年輪不僅記錄著周圍環(huán)境的信息，也儲存著大量古代文化的記憶。王樹芝研究員以他們自己對柴達(dá)木盆地德令哈市和都蘭縣墓葬群古木樹輪的研究為例，具體闡釋了這一點(diǎn)。

    “我們的研究重建了青海都蘭縣1176年上年7月到當(dāng)年6月的降水量，從古木年輪重建的降水可以看出，60%的降水重建值低于1940年以來的年降水平均值，可以推測過去相對干旱年份發(fā)生頻率要比現(xiàn)在干旱年份發(fā)生的頻率高。另外，在51 AD-375 AD和426 AD-475 AD有兩個很長的干旱期。吐谷渾部落的大規(guī)模遷移和這兩個干旱期是基本一致的，這兩個干旱期很有可能是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換成畜牧經(jīng)濟(jì)的一個環(huán)境動力。”王樹芝研究員這樣說。

    “此外，在柴達(dá)木盆地考古發(fā)掘的墓葬中，有14座墓葬應(yīng)用樹輪年代學(xué)研究定年，結(jié)果顯示這些墓葬的建立年代都在7—8世紀(jì)。根據(jù)定年結(jié)果和出土文物研究結(jié)果，我們認(rèn)為從早唐到盛唐（7—8世紀(jì)后半葉）漫長的歲月里，青海路有可能還是中西交通的中心之一，關(guān)于青海絲綢之路的重要?dú)v史地位和作用有待進(jìn)一步研究。”王樹芝研究員認(rèn)為，借助考古材料、歷史文獻(xiàn)等，與已有的自然科學(xué)的研究結(jié)果進(jìn)行整合，有助于古代文化的深入研究。  （文·實(shí)習(xí)生 馬媛媛）

    ■ 名詞解釋

    樹輪年代學(xué)，即樹輪定年，是對樹木年輪年代序列的研究?，F(xiàn)代樹輪年代學(xué)的內(nèi)容不僅包括利用zui外層樹輪確定木材年代的學(xué)科，還包括從樹輪序列中提取出環(huán)境信息的各種學(xué)科。樹輪年代學(xué)從誕生之日起就和考古學(xué)交織在一起。樹輪年代學(xué)在考古學(xué)研究中不僅可以判定過去人類文化遺存的年代，還可以對過去氣候和環(huán)境進(jìn)行重建和研究，尤其重要的是對碳十四年代進(jìn)行校正。

    ■ 相關(guān)鏈接

    采用碳同位素測定樹木年輪

    每到春回大地、萬象更新時，樹木就進(jìn)入了快速的生*。新長出來的年輪顏色鮮嫩，而在前一年冬季里形成的年輪則顏色較深。在降水多、氣溫偏高的年份，樹木生長起來較快，那么這一年的年輪也就更為粗壯。專家對樹木年輪測量，采用的是碳同位素的測定方法，樹木在生長過程中會吸收二氧化碳，在干旱和高溫時，為了防止水分流失，樹葉會關(guān)閉其部分“呼吸”氣孔，吸收空氣中的二氧化碳也就比較少，此時碳同位素的比值就會升高。

    ■ 延伸閱讀

    科學(xué)家從樹木年輪獲取氣候信息

    當(dāng)?shù)弁醺?、瘟疫肆虐的時候，古人總喜歡怪罪于星象。但現(xiàn)在看來，他們更應(yīng)當(dāng)責(zé)備天氣才是。一項有關(guān)歐洲樹木年輪的研究表明，溫和的夏天可能是羅馬帝國興盛的關(guān)鍵原因；而持續(xù)干旱、寒潮等其他氣候變化，則可能在歷史動蕩中起到了一定作用，從蠻族入侵導(dǎo)致的羅馬衰亡，到橫掃了中世紀(jì)大半個歐洲的黑死病，都是一些典型的案例。

    考古學(xué)家使用樹木年輪來判斷古代遺址或建筑年代，這項技術(shù)叫做樹木年代學(xué)。樹木年代學(xué)家利用從活體樹木上獲得的年輪數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，比較重疊的樣本信息，將視野向更遙遠(yuǎn)的過去一步步推進(jìn)。本研究的研究者也使用了同樣的方法獲得了氣候的信息。首先，他們比較了活體樹木所記錄的過去200年來的氣候數(shù)據(jù)，考察了溫度和濕度如何影響年輪的生長。

    然后，他們又考察了古建筑上的木材、河流和沼澤里保存的木頭，以及考古學(xué)遺址附近的樣本，以把數(shù)據(jù)向后推演得更遠(yuǎn)。

    這項研究共使用了7284份來自法國和德國的橡樹樣本，來弄清濕度在樹木年輪上的反映；另有1500份取自奧地利高海拔地區(qū)的石松和落葉松的樣本，用于建立單獨(dú)的溫度記錄數(shù)據(jù)庫。

    研究人員zui終獲得了一份連續(xù)推演到2500年前有關(guān)法國和德國氣候信息的數(shù)據(jù)，并且時間點(diǎn)都被十分地標(biāo)注了。“我們發(fā)覺到，我們有了一個超大的數(shù)據(jù)庫。然后我們將數(shù)據(jù)整合起來，用一種新的分析方法獲得了氣候信號。”研究人員說，“只要你有足夠的木材樣本，就能保證數(shù)據(jù)的可靠性。你只需要許多材料和許多年輪。”

    當(dāng)研究人員把這份數(shù)據(jù)拿給歷史學(xué)家和考古學(xué)家看時，他們指出這份數(shù)據(jù)與人們所了解的古代社會里發(fā)生的事件具有一致性。在社會繁榮穩(wěn)定的時期，例如公元前300年—公元200年羅馬帝國興起的時候，歐洲也經(jīng)歷了溫暖、濕潤的夏天，極適宜進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕作。類似的氣候狀況也出現(xiàn)在公元1000—1200年中世紀(jì)歐洲鼎盛的時期。通過對樹木樣本的清點(diǎn)，研究者也對人類活動進(jìn)行了粗略的分析。在社會繁榮時期，人類砍伐了更多的樹木用于建筑和燃料，也在考古學(xué)記錄中留下了更多的樣本。而在其他時期，比如在黑死病和大遷徙期，正值羅馬帝國被從東方過來的部落摧毀的時期，那時候留下的木材樣本數(shù)量銳減到幾乎沒有。

    研究也顯示，氣候和大災(zāi)難也常常相一致。例如在公元3世紀(jì)發(fā)生的一場曠日持久的干旱，也恰好是外族入侵和政治動蕩發(fā)生的時期。與之相反的是，在大約公元1300年的時候，一場寒流伴隨著潮濕的夏天來襲，恰好與當(dāng)時肆虐歐洲的饑荒和瘟疫的發(fā)生時間一致。到1347年，那場災(zāi)難奪去了歐洲將近一半人口的性命。