В статье автор рассматривает историю, методы, техники и проблемы дендрохронологии, а также показывается, как она может быть использована для изучения различных экологических проблем российских лесов, таких как изменение климата, загрязнение, болезни и вредители.
Также обсуждаются перспективы использования дендрохронологии в управлении лесами, такие как борьба с незаконной вырубкой, мониторинг экологической ситуации, планирование заготовки и восстановление лесов.
В статье обсуждается роль дендрохронологии в управлении лесами в России, но для этого требуется дальнейшее исследование, более точные модели, поддержка, обучение и распространение знаний.
Ключевые слова : дендрохронология, методы и техники дендрохронологии, экологические проблемы лесов России, управление лесами, развитие дендрохронологии
Дендрохронология — это научная дисциплина, которая занимается методами датирования событий, природных явлений, археологических находок и древних предметов. Она основана на исследовании годичных колец древесины. Дендрохронология используется для датирования деревянных предметов, фрагментов древесных стволов (например, в постройках) и в биологии для изучения биологических изменений за последние тысячелетия. Дендрохронология имеет ряд основных принципов, что позволяет нам лучше понять прошлое, используя древесные записи времени.
Основной принцип дендрохронологии — перекрёстная датировка — базируется на неповторимом во времени и более или менее одинаковом характере изменений размеров и структуры годичных колец у большинства деревьев, росших в сходных условиях. Например, деревья, испытавшие на себе воздействие каких-либо факторов (чаще климатических), имеют одинаковый порядок чередования широких и узких годичных слоев. Узкие кольца указывают на годы засух и другие ограничивающие рост факторы, широкие — на благоприятные условия роста.
Дендроклиматология— это раздел дендрохронологии, занимающийся изучением закономерностей сложения годичных слоев древесных пород для установления климата в прошлые геологические эпохи.
Основная идея дендроклиматологического метода заключается в том, что ширина годичного кольца дерева показывает, какими были климатические условия в год образования этого кольца — благоприятными или неблагоприятными для роста растений. Если год был неблагоприятным, кольцо было узким, едва заметным. В благоприятных условиях формировалось широкое кольцо.
Один из методов определения возраста дерева — подсчет годовых колец на участке ствола или других частях дерева, таких как ветви или древесина. Этот метод называется визуальным подсчетом годовых колец. Каждое годовое кольцо представляет собой один год роста дерева. Если дерево растет быстрее в теплое время года, то годовые кольца будут шире, а если дерево растет медленнее в холодное время года, то годовые кольца будут более узкими. Для визуального подсчета необходимо взять образец (обычно поперечный срез) дерева и осмотреть его. Считайте от центра образца (где раньше находился ствол дерева) до конца. Количество годовых колец является показателем возраста дерева.
Визуальный подсчет не всегда точен. Некоторые деревья могут не давать точных годовых колец из-за погодных условий или по другим причинам.
Используя метод кернов, эксперты сверлят отверстия в стволе дерева на подходящей глубине и берут образцы. Ширина годовых колец анализируется для определения возраста дерева. Но помимо возраста дерева годовые кольца можно анализировать и для изучения изменения климата. Ширина годовых колец зависит от погоды. Во влажные годы годовые кольца шире, а в засушливые — более узкие. Керны используются в дендрохронологии для создания годовых колец на деревьях и определения возраста событий. Они также полезны для изучения влияния окружающей среды на рост деревьев. Важно отметить, что использование кернов позволяет получить более точные данные о возрасте и дате, чем визуальный подсчет годовых колец.
События Мияки — это феномены земной истории планетарного характера, вследствие которых были отмечены существенные скачки атмосферной концентрации радиоактивного изотопа углерода. Это было обнаружено при анализе годичных колец деревьев методом ускорительной масс-спектрометрии. Группа японских учёных обнаружила резкий скачок активности радиоуглерода в кольцах японского кедра, которые образовались в 774 и 775 году. Этот рост был настолько высоким, что авторы заявили о невозможности объяснения такого скачка концентрации радиоактивного углерода в атмосфере ни крупной солнечной вспышкой, ни появлением сверхновой. События Мияки были подтверждены в разных частях мира. Такой же скачок в годичных кольцах, относящихся к этому же году, был обнаружен в дубе из Германии, лиственнице с Ямала, сосне из Калифорнии и позже у деревьев из ряда других регионов.
Дендрохронология, или метод датирования по кольцам деревьев, получает новые перспективы благодаря современным технологиям. Один из интересных примеров — это применение “неинвазивных методов” для анализа деревянных образцов, которые представляют собой важные исторические и культурные памятники. К одному из таких методов относят макрофотосъемка с высоким разрешением и компьютерная томография.
С 2007 года был проведен первый эксперимент по использованию рентгеновской микротомографии (X-ray CT) для определения ширины годичных колец древесины, эта технология нашла широкое применение в дендрохронологии. Это позволяет точно определить возраст образцов, особенно тех, которые слишком свежи для радиоуглеродного датирования, которое всегда дает диапазон дат, а не точную дату. Однако для точного определения возраста смерти дерева требуется полный образец до края, что часто недоступно для обрезанной древесины.
Дендрохронология также охватывает дендроклиматологию — область, которая изучает закономерности образования годичных слоев древесных пород для реконструкции климатических условий в далеком прошлом. Несмотря на достижения, существуют и трудности. Несоответствие между приростом деревьев и летними температурами, проблемы с унификацией методов, недостатки в дендрохронологических методах и сложности с выбором образцов для анализа. Решение этих трудностей требует дополнительных исследований и разработки новых подходов.
Бурение в дендрохронологии представляет собой метод, который позволяет получить образец древесины для изучения годичных колец без значительного повреждения дерева. Годичные кольца на пробе измеряются под микроскопом, и эти данные используются для определения возраста дерева, а также для изучения климатических условий в прошлом. Бурение является относительно безвредным для дерева, все равно важно следить за состоянием дерева после бурения и принимать меры по уходу за раной, чтобы минимизировать риск инфекции или болезни. Метод бурения является основным в дендрохронологии, поскольку он позволяет получить детальную информацию о росте и развитии дерева, не нанося ему значительного вреда.
Сечение в дендрохронологии — это метод, который позволяет получить полный обзор всех годичных колец дерева. Обычно сечение делается, когда дерево уже срублено или умерло. Он включает в себя отсечение части ствола дерева перпендикулярно его оси. Такой подход дает полный обзор всех годичных колец дерева. Метод имеет свои ограничения. Во-первых, он разрушительный, то есть дерево должно быть срублено или уже мертво. Во-вторых, он требует значительного времени и труда, особенно если сечение большое или дерево очень твердое.
Фотографирование в дендрохронологии — это важный инструмент для документирования и анализа деревьев и их годичных колец. Снимки могут служить для фиксации внешнего вида дерева, его местоположения и особенностей окружающей среды. Оно может включать в себя общие фотографии дерева, детальные снимки коры или ветвей, а также фотографии местности вокруг дерева. Изображения полезны для понимания контекста, в котором растет дерево, и могут помочь в интерпретации данных дендрохронологии.
Горизонтальные поперечные сечения, прорезанные через ствол дерева, могут выявить годичные кольца, также называемые древесными кольцами или годичными кольцами. Годичные кольца образуются в результате нового роста в сосудистом камбии, слое клеток вблизи коры, который ботаники классифицируют как боковую меристему; это увеличение диаметра известно как вторичный рост. Видимые кольца являются результатом изменения скорости роста в течение сезонов года; таким образом, что важно для метода определения названия, одно кольцо обычно отмечает прохождение одного года в жизни дерева. Удаление коры дерева в определенной области может вызвать деформацию колец, поскольку растение зарастает рубцом.
Кольца более заметны у деревьев, выросших в зонах умеренного климата, где времена года различаются более заметно. Внутренняя часть годичного кольца формируется в начале вегетационного периода, когда рост происходит сравнительно быстро и известна как «ранняя древесина»; внешняя часть — это «поздняя древесина» и более плотная.
Ширина годичных колец зависит от климата. Годы с хорошими условиями (тепло и достаточно влажности) приводят к широким кольцам, а неблагоприятные годы (засуха, холод) — к узким. Это позволяет ученым восстанавливать историю климата.
Изменения в ширине годичных колец могут свидетельствовать о заболеваниях деревьев или воздействии человека на окружающую среду. Например, “огненные кольца” — это следствие противостояния деревьев огню. Анализ таких колец помогает восстановить историю пожаров.
Сложившаяся в лесном секторе экономики сложная ситуация и затянувшееся реформирование лесной отрасли создают в последние годы условия для роста количества лесонарушений, выяснение обстоятельств которых занимает значительную часть рабочего времени следственных органов. Возможность существования значительных различий в росте деревьев в прошлом при сходстве динамики прироста в последние десятилетия накладывает существенные ограничения на достоверность выводов в тех случаях, когда на экспертизу представляются пиломатериалы, изготовленные из незаконно срубленных деревьев. Сезонность роста деревьев естественным образом значительно ограничивает разрешающую способность оценки времени событий, вычеркивая период покоя, хотя такие обстоятельства, как смоловыделение, которое зависит от температуры в момент рубки или изменение окраски, заселение насекомыми, развитие грибов, а также некоторые другие внешние факторы, позволяют делать важные уточнения. В перспективе для повышения эффективности экспертизы в расследовании лесонарушений насущно необходимы пространственная и породная детализация региональных дендрохронологических шкал и их регулярная актуализация.
Дендрохронология является одним из якобы научных методов датирования археологических находок. Однако, что совершенно не хочет признавать официальная археология и историография, она не лишена целого ряда недостатков.
В денхронологии программное обеспечение применяют для облегчение и анализа больших объемов данных, полученных после экспертиз. И вариант его применение зависит от конкретной задачи, требуемой для обработки.
Климатические изменения оказывают значительное влияние на леса России, и одним из способов изучения этого влияния является анализ годичных колец деревьев. Годичные кольца деревьев представляют собой уникальный архив, который отражает изменения климата в прошлом. Ширина и плотность годичных колец могут рассказать нам о температуре, осадках и других климатических условиях в год их формирования.
Болезни и вредители могут оказывать значительное влияние на рост деревьев, что отражается в годичных кольцах. Например, в годы, когда дерево подвергается атаке вредителей или болезни, годичные кольца могут быть узкими или иметь необычную форму. Это связано с тем, что болезни и вредители могут повреждать ткани дерева, нарушать процессы фотосинтеза и транспорта веществ, что в свою очередь влияет на рост дерева.
Анализ годичных колец может помочь ученым определить, когда и как долго дерево подвергалось воздействию болезни или вредителей. Это может быть полезно для понимания динамики распространения болезней и вредителей в лесу, а также для разработки стратегий управления и контроля.
Примеры исследованийвэтой области включают изучение влияния барк-битлов на леса Северной Америки, а также влияния грибных болезней, таких как грибок голландской болезни вяза, на леса Европы.
Главная цель проведения исследований с помощью мониторинга заключается в информационном обеспечении государственных органов оперативной и точной информацией состояния лесов. Что можно сделать и при помощи дендрохронологии при наличие такой возможности.
Дендрохронология, как наука, открывает новые горизонты для управления лесными ресурсами России. Этот метод позволяет нам заглянуть в прошлое деревьев и узнать о многих факторах, которые влияли на их рост. От климатических условий до болезней, вредителей и загрязнения — все это можно прочитать в годичных кольцах. С помощью дендрохронологии мы можем следить за изменениями в лесу и выявлять возможные проблемы. Это также мощный инструмент в борьбе с незаконной вырубкой леса, позволяющий определить возраст деревьев и время их заготовки. Но возможности дендрохронологии не ограничиваются этим. Она может помочь нам восстановить леса, позволяя ученым понять, какие условия в прошлом способствовали здоровому росту деревьев. Это знание может быть использовано при планировании восстановительных работ. Дендрохронология также может помочь нам управлять лесными ресурсами, предоставляя информацию о росте и развитии деревьев. Это помогает планировать лесозаготовки, лесовосстановление и другие мероприятия по управлению лесами. К тому же, дендрохронология может быть использована для изучения прошлых климатических условий и их влияния на лесные экосистемы. Это поможет нам понять влияние изменения климата на леса и разработать стратегии адаптации.
Потенциал использования дендрохронологии в управлении лесными ресурсами в России огромен. Но для успешного использования этого инструмента необходимы дальнейшие исследования и разработка более точных моделей для оценки влияния различных факторов на лесные экосистемы.
Литература:
- Кнорре А. А. Интеграционные подходы и методы дендрохронологии в изучении динамических процессов наземных экосистем разного типа: дис. докт. наук: 00.00.00 / Кнорре А. А. — М., 2024. — 300 с. URL: https://www.dissercat.com/content/integratsionnye-podkhody-i-metody-dendrokhronologii-v-izuchenii-dinamicheskikh-protsessov?ysclid=ltdtzd2cbk659835464 (дата обращения 29.02.24)
- “События Мияке. Как солнечные вспышки тысячелетней давности помогли совместить дендрохронологические шкалы”. N+1. URL: https://nplus1.ru/material/2018/09/21/fusa-miyake-event (дата обращения 29.02.24)
- Тишин Д. В., Чижикова Н. А. Дендрохронология: учеб.-метод. пособие / Д. В. Тишин, Н. А. Чижикова. — Казань: Казанский (Приволжский) Федеральный Университет, 2018. — 34 с. — УДК 630+581.54.
- Синькевич С. М. Дендрохронология в судебной экспертизе: ограничения и перспективы // Вестник МГУЛ — Лесной вестник. 2014. № 5 (105). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/dendrohronologiya-v-sudebnoy-ekspertize-ogranicheniya-i-perspektivy (дата обращения: 29.02.2024).
- Андреева Мария Владимировна, Жанг Донглианг Влияние климатических факторов на ширину годичных колец лиственницы сибирской в верховьях Иртыша // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2019. № 4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-klimaticheskih-faktorov-na-shirinu-godichnyh-kolets-listvennitsy-sibirskoy-v-verhovyah-irtysha (дата обращения: 29.02.2024).
- Бондаренко С. Л., Устинова И. Г. Тренды климатических изменений в плотности годичных колец // Известия Томского политехнического университета. / Инжиниринг георесурсов. 2019. URL: extension://ngphehpfehdmjellohmlojkplilekadg/pages/pdf/web/viewer.html?file=https %3A %2F %2Fearchive.tpu.ru %2Fbitstream %2F11683 %2F53036 %2F1 %2Fbulletin_tpu-2019-v330-i3–05.pdf %3Fysclid %3Dltdu54k65q994706220 (дата обращения: 29.02.2024).
