Dendrokronologija - Drevesni kolobarji kot zapisi o podnebnih spremembah

Za datacijo drevesa in iz njega izdelanih lesenih predmetov je mogoče uporabiti rastne obroče drevesa, odrezanega vodoravno na tla. Ollikainen / iStock / Getty Images

Dendrohronologija je uradni izraz za datiranje drevesnih obročev, veda, ki uporablja rastne obroče dreves kot podroben zapis podnebnih sprememb v regiji, pa tudi način za približevanje datuma gradnje lesenih predmetov različnih vrst.

Ključni zaključki: dendrokronologija

• Dendrokronologija ali datiranje drevesnih obročev je preučevanje rastnih obročev pri listavcih za ugotavljanje absolutnih datumov lesenih predmetov.
• Drevesne kolobarje ustvari drevo, ko raste v obsegu, širina določenega drevesnega obroča pa je odvisna od podnebja, tako da bo imel sestoj dreves skoraj enak vzorec drevesnih obročev.
• Metodo sta v dvajsetih letih prejšnjega stoletja izumila astronom Andrew Ellicott Douglass in arheolog Clark Wissler.
• Najnovejše aplikacije vključujejo sledenje podnebnim spremembam, prepoznavanje čakajočih zrušitev pobočij, iskanje ameriških dreves pri gradnji jarkov iz prve svetovne vojne in uporabo kemičnih podpisov v tropskih drevesih za prepoznavanje pretekle temperature in padavin.
• Datiranje drevesnih obročev se uporablja tudi za kalibracijo radiokarbonskih datumov.

Glede na arheološke tehnike datiranja je dendrokronologija izjemno natančna: če so rastni obročki v lesenem predmetu ohranjeni in jih je mogoče povezati z obstoječo kronologijo, lahko raziskovalci določijo natančno koledarsko leto – in pogosto sezono – drevo je bilo posekano, da bi ga .

Zaradi te natančnosti se za kalibracijo uporablja dendrokronologija radiokarbonsko datiranje , tako da znanosti poda merilo atmosferskih razmer, za katere je znano, da povzročajo spreminjanje radiokarbonskih datumov.

Radiokarbonski datumi, ki so bili umerjen v primerjavi z dendrokronološkimi zapisi so označeni z okrajšavami, kot je cal BP ali kalibrirana leta pred sedanjostjo.

Kaj so drevesni obroči?

Prečni prerez drevesa, ki ponazarja plast kambija. Lukaves / iStock / Getty Images

Datiranje na podlagi drevesnih obročev deluje, ker drevo vsako leto v svoji življenjski dobi zraste večje – ne le v višino, temveč pridobi tudi obseg – v merljivih kolobarjih. Obroči so kambijeva plast, obroč celic, ki leži med lesom in lubjem in iz katerega izvirajo nove celice lubja in lesa; vsako leto se ustvari nov kambij, ki pusti prejšnjega na mestu. Kako velike kambijeve celice zrastejo vsako leto, merjeno kot širina vsakega obroča, je odvisno od temperature in vlage – kako topli ali hladni, suhi ali mokri so bili letni časi posameznega leta.

Okoljski vnosi v kambij so predvsem regionalne podnebne spremembe, spremembe temperature, suhosti in kemične sestave tal, ki so skupaj kodirane kot spremembe v širini določenega obroča, v gostoti ali strukturi lesa in/ali v kemični sestavi lesa. celične stene. V najbolj osnovni obliki so v sušnih letih kambijeve celice manjše, zato je plast tanjša kot v vlažnih letih.

Drevesne vrste so pomembne

Vseh dreves ni mogoče izmeriti ali uporabiti brez dodatnih analitičnih tehnik: vsa drevesa nimajo kambija, ki se ustvari letno. V tropskih regijah na primer letni rastni obroči niso sistematično oblikovani ali rastni obroči niso vezani na leta ali pa jih sploh ni. Zimzeleni kambiji so običajno nepravilni in se ne oblikujejo vsako leto. Drevesa v arktičnih, subarktičnih in alpskih regijah se različno odzivajo glede na to, koliko je drevo staro – starejša drevesa imajo zmanjšan izkoristek vode, kar ima za posledico manjši odziv na temperaturne spremembe.

Izum dendrokronologije

Zmenki z drevesnimi obroči so bili eni prvih absolutne metode datiranja razvit za arheologijo, izumila pa sta ga astronom Andrew Ellicott Douglass in arheolog Clark Wissler v prvih desetletjih 20. stoletja.

Douglassa je zanimala predvsem zgodovina podnebnih sprememb, prikazanih v drevesnih kolobarjih; Wissler je predlagal uporabo tehnike za ugotavljanje, kdaj so bili zgrajeni adobe pueblosi na ameriškem jugozahodu, njuno skupno delo pa je doseglo vrhunec v raziskavi na starodavni ljudje mesto Showlow, blizu sodobnega mesta Showlow, Arizona, leta 1929.

Odprave Beam

Arheolog Neil M. Judd je zaslužen, da je prepričal National Geographic Society, da ustanovi First Beam Expedition , v katerem so bili zbrani in posneti odseki hlodov iz zasedenih pueblosov, misijonskih cerkva in prazgodovinskih ruševin z jugozahoda Amerike skupaj s tistimi iz živih borovcev ponderosa. Širine prstanov so bile usklajene in navzkrižno datirane, do leta 1920 pa so bile kronologije sestavljene skoraj 600 let nazaj. Prva ruševina, vezana na določen koledarski datum, je bila Kawaikuh na območju Jeddito, zgrajena v 15. stoletju; oglje iz Kawaikuha je bilo prvo oglje, uporabljeno v (kasnejših) radiokarbonskih študijah.

Leta 1929 sta Showlow izkopavala Lyndon L. Hargrave in Emil W. Haury , in dendrokronologija, izvedena na Showlowu, je povzročila prvo posamezno kronologijo za jugozahod, ki sega v obdobje več kot 1200 let. The Laboratorij za raziskave drevesnih obročev je ustanovil Douglass na Univerzi v Arizoni leta 1937 in še danes izvaja raziskave.

Gradnja zaporedja

V zadnjih sto letih so bila zgrajena zaporedja drevesnih obročev za različne vrste po vsem svetu s tako dolgimi nizi datumov, kot je 12.460-letno zaporedje v srednji Evropi, ki ga je na hrastovih drevesih dokončal Hohenheimov laboratorij, in 8700 let dolgo ščetinasti bor zaporedju v Kaliforniji. Gradnja kronologije podnebnih sprememb v današnji regiji je bila najprej preprosto stvar ujemanja prekrivajočih se vzorcev drevesnih obročev pri starejših in starejših drevesih; vendar takšna prizadevanja ne temeljijo več samo na širini drevesnih obročev.

Značilnosti, kot so gostota lesa, elementarna sestava (imenovana dendrokemija) njegove sestave, anatomske značilnosti lesa instabilni izotopiujete v njegovih celicah so bile uporabljene v povezavi s tradicionalno analizo širine drevesnih obročev za preučevanje učinkov onesnaženosti zraka, vnosa ozona in sprememb v kislosti tal skozi čas.

Srednjeveški Luebeck

Leta 2007 je nemški znanstvenik za les Dieter Eckstein opisal lesene artefakte in špirovce v stavbah. Srednjeveško mesto Lübeck, Nemčija, odličen primer neštetih načinov uporabe tehnike.

Srednjeveška zgodovina Lübecka vključuje več dogodkov, ki so pomembni za preučevanje drevesnih kolobarjev in gozdov, vključno z zakoni, sprejetimi v poznem 12. in zgodnjem 13. stoletju, ki določajo nekatera osnovna pravila trajnosti, dva uničujoča požara leta 1251 in 1276 ter padec prebivalstva med približno 1340 in 1430, ki izhaja iz Črna smrt .

• Gradbeni razcvet v Lübecku zaznamuje obsežna uporaba mlajših dreves, ki signalizirajo, da povpraševanje prehiteva sposobnost gozdov, da si opomorejo; doprsni kipi, na primer po tem, ko je črna kuga zdesetkala prebivalstvo, so označeni z dolgim ​​obdobjem brez gradnje, čemur sledi uporaba zelo starih dreves.
• V nekaterih premožnejših hišah so špirovce, ki so bili uporabljeni pri gradnji, posekali ob različnih časih, nekateri so trajali več kot eno leto; večina drugih hiš ima špirovce posekane hkrati. Eckstein domneva, da je to zato, ker je bil les za premožnejšo hišo pridobljen na lesni tržnici, kjer so bila drevesa posekana in shranjena, dokler jih ni bilo mogoče prodati; manj premožne hišne konstrukcije pa so bile zgrajene pravočasno.
• Dokazi o trgovini z lesom na dolge razdalje so vidni v lesu, uvoženem za umetnine, kot sta Triumfalni križ in Zaslon na Katedrala sv. Jakoba . Ugotovljeno je bilo, da je bilo zgrajeno iz lesa, ki je bil posebej pripeljan iz 200-300 let starih dreves iz poljsko-baltskih gozdov, verjetno po uveljavljenih trgovskih poteh iz pristanišč Gdansk, Riga ali Konigsberg.

Tropsko in subtropsko okolje

Cláudia Fontana in sodelavci (2018) so dokumentirali napredek pri zapolnjevanju velike vrzeli v dendrokronoloških raziskavah v tropskih in subtropskih regijah, ker imajo drevesa v teh podnebjih zapletene vzorce obročev ali pa sploh nimajo vidnih drevesnih obročev. To je težava, ker moramo razumeti fizikalne, kemične in biološke procese, ki vplivajo na kopenske ravni ogljika, čedalje bolj pomembni, saj se globalne podnebne spremembe odvijajo. Tropske in subtropske regije sveta, kot je brazilski atlantski gozd Južne Amerike, hranijo približno 54 % celotne biomase planeta. Najboljše rezultate za standardne dendrokronološke raziskave ima zimzelen Araucaria angustifolia (bor Parana, brazilski bor ali drevo kandelabra), z zaporedjem, vzpostavljenim v deževnem gozdu med 1790–2009 n. predhodne študije (Nakai et al. 2018) so pokazale, da obstajajo kemični signali, ki sledijo padavinam in temperaturnim spremembam, ki jih je mogoče uporabiti za pridobivanje več informacij.

Elipsasti obroči na tem drevesu iz Turčije kažejo, da je drevo več let raslo nagnjeno na pobočju, pri čemer je del, obrnjen proti vzponu, označen z ozkostjo obroča na desni strani slike. Mehmet Gokhan Bayhan / iStock / Getty Images

Študija iz leta 2019 (Wistuba in sodelavci) je pokazala, da lahko drevesni obroči opozorijo tudi na bližajoče se zrušitve pobočij. Izkazalo se je, da drevesa, ki so nagnjena zaradi plazov, posnamejo ekscentrične eliptične drevesne kolobarje. Nagnjeni deli obročev rastejo širše od tistih navzgor in v študijah, izvedenih na Poljskem, so Malgorzata Wistuba in sodelavci ugotovili, da so ti nagibi vidni med tremi in petnajstimi leti pred katastrofalnim propadom.

Druge aplikacije

Že dolgo je bilo znano, da so tri gomile čolnov iz 9. stoletja v bližini Osla na Norveškem (Gokstad,Oseberg, in Tune) je bilo nekoč v antiki vlomljeno. Vpadniki so razmazali ladje, poškodovali nagrobne predmete ter izvlekli in raztresli kosti pokojnikov. Na našo srečo so roparji za seboj pustili orodje, s katerim so vdrli v gomile, lesene lopate in nosila (majhne ploščadi z ročaji, ki se uporabljajo za prenašanje predmetov iz grobnic), ki so jih analizirali z dendrokronologijo. Bill in Daly (2012) sta fragmente drevesnih obročev v orodjih povezala z uveljavljeno kronologijo in odkrila, da so bile vse tri gomile odprte in grobni pridelki poškodovani v 10. stoletju, verjetno kot del Harald Bluetooth kampanja za spreobrnitev Skandinavcev v krščanstvo.

Wang in Zhao sta uporabila dendrokronologijo, da bi pogledala datume enega od Poti svilne ceste ki se je uporabljala v obdobju Qin-Han, imenovana Qinghai Route. Da bi rešili nasprotujoče si dokaze o tem, kdaj je bila pot opuščena, sta Wang in Zhao pogledala ostanke lesa iz grobnic ob poti. Nekateri zgodovinski viri so poročali, da je bila pot Qinghai opuščena v 6. stoletju našega štetja: dendrokronološka analiza 14 grobnic vzdolž poti je odkrila nadaljnjo uporabo do konca 8. stoletja. Študija Kristofa Haneca in sodelavcev (2018) je opisala dokaze za uvoz ameriškega lesa za gradnjo in vzdrževanje 440 milj (700 km) dolge obrambne črte jarkov iz prve svetovne vojne vzdolž zahodne fronte.

Izbrani viri

• Bill, Jan in Aoife Daly. ' Ropanje ladijskih grobov iz Oseberga in Gokstada: primer politike moči? ' Antika 86.333 (2012): 808–24. Tiskanje.
• Fontana, Claudia, et al. ' Dendrokronologija in podnebje v brazilskem atlantskem gozdu: katere vrste, kje in kako .' Neotropska biologija in varstvo 13.4 (2018). Tiskanje.
• Haneca, Kristof, Sjoerd van Daalen in Hans Beeckman. ' Les za strelske jarke: nov pogled na arheološki les iz strelskih jarkov prve svetovne vojne na Flandrijskih poljih .' Antika 92.366 (2018): 1619–39. Tiskanje.
• Manning, Katie, et al.' Kronologija kulture: primerjalna ocena evropskih pristopov k datiranju neolitika .' Antika 88.342 (2014): 1065–80. Tiskanje.
• Nakai, Wataru, et al. Priprava vzorcev tropskih dreves brez obročev za merjenje δ18O v izotopski dendrokronologiji .' Tropi 27.2 (2018): 49–58. Tiskanje.
• Turkon, Paula idr. ' Uporaba dendrokronologije v severozahodni Mehiki. ' Latinskoameriška antika 29.1 (2018): 102–21. Tiskanje.
• Wang, Shuzhi in Xiuhai Zhao.' Ponovno ovrednotenje poti Qinghai Svilne ceste z uporabo dendrokronologije. ' Dendrochronologia 31.1 (2013): 34–40. Tiskanje.