年轮暗藏地球奥秘!【批木网】
发布时间: 2018年07月17日 17:41:43
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每棵树上，都有着生生不息的记忆和循环往复的新生共存。
古老的森林见证了人类的历史变迁，埋藏和诉说着许多秘密。尽管静默矗立在那儿，但并不是“像木头一样”的无趣，它也有自己的记忆。
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图片来自BBC年轮刻画岁月留痕
成为一棵大树的第一条件就是时间。
现陈列于英国自然历史博物馆和美国自然历史博物馆中名为“Mark Twain Tree”——巨杉树（Giant Sequoia）的切面，树龄为1341岁，于1891年被砍伐，科学家将树木生长时期内发生的历史事件标注在年轮上，成为了一件非常壮观的艺术品。
Mark Twain Tree
在上海自然博物馆地下二层的环境因子实验室，也有对比展示的热带与寒带树木的茎干，仔细观察你会发现寒带树木的茎干上有一圈一圈明显的环带，它们叫做年轮或树轮，而热带树木的年轮模糊。为什么会有如此的差异？
寒带树轮Annual rings in frigid zone（左）和热带树轮Annual rings in tropical zone（右）
当我们锯开一棵树木，可以看到，树木横截面上有一圈圈颜色深浅不一的纹路，从里到外的结构依次为：树髓（pith）、木质部（xylem）、维管形成层（vascular cambium）、韧皮部（phloem）以及树皮（bark）。树木茎干的不断加粗是形成层活动的结果，由于在不同季节生长的细胞形态和大小的不同，从而形成了一圈一圈的年轮。
年轮结构
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图片来源http://www.priweb.org/globalchange/climatechange/studyingcc/scc_01.html寒带地区，如我国的东北三省，在春夏季节，气候宜人，雨水充沛，树木快速生长，分裂形成的细胞体积大，细胞壁薄，木质疏松，颜色较浅（称为早材），秋冬季时，温度变冷，湿度降低，树木生长速度减缓，甚至停止，分裂形成的细胞体积变小，细胞壁厚，木质紧密，颜色较深（称为晚材）。仔细观察早材和晚材的细胞壁厚度是不同的，早材和晚材的相间排列组成一个完整的年轮。
因此，寒带地区，一年四季温度差异显著，具有清晰的年轮；而在热带地区，由于四季变化不明显，一般无明显年轮。
年轮的秘密
年轮刻画岁月留痕，是树的记忆，也是森林的记录者，埋藏了许多的秘密。
推测树龄和近期气候变化
年轮首先记录的是树木年龄。英国独立报2015年报道，高耸入云霄达249英尺（约76米）的加州红杉曾被认为高达1500岁，但最近的研究显示可能仅有777岁。
加州红杉（Sequoia）
针对旧金山北部的一片树林，洪堡州立大学（Humboldt State University）开展了年轮的测定研究后发现，在缪尔森林（Muir Woods）中发现的所谓最古老、最大的树其实只是一棵“非常年轻”的树。现存最古老的树种是狐尾松（Bristlecone Pine），最高龄的已超过5000岁。
加利福尼亚的狐尾松（Bristlecone Pine）
（图片来自网络）
年轮不仅记录树的年龄，还记录着降雨量和温度等信息。在测定亚马孙地区西班牙柏木年轮中氧的同位素（Isotopic Values-δ18O）后，发现在近100年内（1900–2000年），氧同位素与年降雨量呈明显的相关性。
每年从河流到海洋17%的排水量来自亚马逊地区，可知其对降雨量的变化非常敏感。亚马逊地区的树木年轮就是自然档案，可以记录该地区的气候变化。
研究人员采集年轮样品（左图）；氧同位素和降雨量呈明显相关关系（右图）
我国的树木年轮研究开始于20世纪30年代，在我国中西部和东北的吉林、黑龙江等地采集了数万个树轮样本，包括云杉、冷杉、落叶松、红松等十余种，发现年轮对气候变化的响应较为敏感。根据树木年轮的研究，有助于研究各区域历史时期的温度、降水、干湿度、河流径流量等多项要素的变化。
推测未知木材年代和古代的气候
不仅现生树木的年龄通过年轮可以判断，未知年代木材的年代同样可以确定。以已知年代的年轮为时间基点，当其他年轮与之有重叠时，它们就可衔接，以此反复，可衔接到远古时期，从而建立树木年轮年表。
其研究步骤为：取得未知年代木材后，对样本进行年轮分析，建立图谱，再与年轮年表比对，若样本与年表的木材来自同一气候区，且树种相同，就可以找到唯一的重合位置，从而确定样本的年代。
建立树木年轮年表和确定样本的年代
通过上述方法，同样可对古时候的气候进行重建。Ulf等人采用近9000块年轮建立了欧洲过去2500年的年轮年表，对夏季的降雨量和温度进行了重建。
建立树木年轮年表使用的木材来源
将这些气候变化与历史事件放在一起时，发现了惊人的吻合度。比如公元前300年和公元200年间，欧洲经历了温暖和潮湿的夏季，与罗马帝国的崛起相一致，据此推测，温暖湿润的夏季可能是罗马帝国兴起的原因。而公元1300年，寒流和潮湿的夏天与摧毁欧洲将近一半人口的饥荒和瘟疫相吻合，可见，寒冷在历史巨变中可能扮演了重要角色。
重建的降雨量、温度变化及其与各个历史事件的关系
年轮的其他秘密
在环境科学领域，年轮可以帮助人们了解污染的历史。
在医学上，年轮对探讨地方病的成因具有一定的作用。
在森林资源调查中，年轮的宽窄有助于了解林木过去几年的生长情况，对制订林业规划和预测未来的生长动态等具有重要的指示作用。
同时，年轮还可对虫害进行研究，如潘多拉蛾可导致美国黄松（Pinus ponderosa）的松叶掉落，从而形成窄的年轮，而通过年轮的变化模式可研究多个时间昆虫种群的变化。右图则显示了台地松（Pinuspungens）年轮中火灾导致的疤痕，因此可通过疤痕来研究火灾发生的时间。
来源：门道文化
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