四、树木年轮告诉我们的秘密 树木年轮 自然界的沉淀和时钟 太阳耀斑是太阳表面的爆发现象,耀斑存在的时间短则5分钟 ,长则几小时。由于地球高层大气中的碳14发生核反应,会使大气中的碳14增加,碳14和氧作用形成的二氧化碳被植物所吸收,树木年轮中的碳14便会相对增加。切开一段木头,我们会发现它的横截面有许多像圆规画出来的同心圈,称之为“年轮”,一年长一轮,真实地记录了树木的年龄。树木年轮是树皮内层的形成层分生的结果,由于春秋两季气候的显著差别,造成细胞分裂的速度和强度有所不同,色浅而疏松的春材与色深而致密的秋材相问排列,形成了不同的环纹——年轮。树木年轮的形成与变异,除受树术本身的遗传因子控制外,还受环境因子制约,例如降水量、湿度、病虫害、水灾等。因此,利用树木年轮资料可以评怙过去的森林病虫害、火灾、水位、环境污染等演变的过程,为环境研究提供丰富的材料。 树木年轮研究已有500多年的时间。画家达芬奇曾观察过树轮宽度与降水量的关系。欧美科学家也发现树轮宽窄与气温高低有关。树木年轮还有指示过去地震事件的能力。如今树轮研究成为一个崭新的独立学科。树轮学涉及森林火灾、森林生态、滑坡、火山爆发、大气污染、地震频率、冰川、冰融、湖面变化、沙丘移动、侵蚀速率、河流改道、洪水发生频率等诸多内容。 树木的年轮还可以获得某一地区气候变化的规律,从而推断出未来气候的变迁,制定出超长期的气候预报。从年轮的宽窄变化中,人们能找出太阳黑子周期性活动的规律。此外从年轮中还可分析出历年来大气污染等宝贵信息……树木的年轮,可谓是一部有“文字”记载的科学“巨著”。 树木年轮可以告诉我们自然界的秘密 通过树木的年轮我们可以知道一些自然界的秘密: 第一、年轮可以记录气候的变迁:20世纪初就已经兴起“树木年轮学”,基于这门学科,美国科学家根据松树对于冷暖的敏感,推断出地球上冷暖变化大概200年一个循环周期;还发现美国西部每隔11年发生一次干旱。 第二、年轮反映了太阳的活动规律:太阳耀斑会放出碳14,树木光合作用吸收以后进入木质部,保存在年轮。 第三、告诉你过去的真相:在美国科罗拉多西南方梅萨费尔德国家公园,有300多栋哥伦比亚印第安人的老房子,研究员检查木柱发现,13世纪最后的25年这里曾经发生大旱,于是印第安人撤走了。科学家对古代墓冢中的木材进行纹理分析还推断出古墓的建造年代。 第四、火山喷发留下的印记:东印度群岛坦波拉火山喷发曾经使1816年成了“没有夏天的一年”,那次的喷发留下了霜冻轮,在树木的年轮上留下了一笔,因此人们研究出了火山爆发的规律。 第五、年轮还可以反映环境问题:污染的环境会造成年轮的变化。 第六、指出地方病真相:研究树木缺少的元素从而发现当地人群缺少的元素。 树木年轮图片 树木年轮与地震的关系 美国拉登•戈比研究发现1857的加利福尼亚大地震,使得发生地的松树主干切面年轮长的极不规律。地震的震动会造成年轮偏窄,研究这些规律从而可以发现地震的秘密。尤其是一些能够存活l 000年以上的树木,为人们研究过去地震事件提供了有别于仪器和文字记录的另一条线索。 1964年3月,阿拉斯加曾发生过一次大地震。萨克林角地区距离这次地震的震中有240公里的距离。除受到地震的摇动以外,萨克林角地区被抬升了4米左右。这些干扰因素使得生长在海边的西特加云杉向南发生了倾斜,部分树木暴露出了根部。科学家通过采集这些树木的样芯,来判定地震干扰对树木生长的影响。同时,研究者还采集了附近萨克林山上未受地震干扰的云杉的树芯,以便于与受地震干扰的树木年轮样本进行对比分析。在实验室内,研究者对所采集的样品进行交叉定年与测量。结果显示,在受干扰的树木年轮样本里,南侧方向上的样芯自1964年以来呈现明显的生长下降,并形成应压木(松柏类植物的茎或枝条在抵抗迫使它们倾斜或弯曲的重力作用下形成的木材),北侧的样芯没有表现出明显的受干扰的迹象。东西方向的样芯自1964年以来均出现生长减缓。这说明,地震导致树木发生倾斜,并在不同方位上对树木的生长产生不一致的影响。 美国研究学者推测1699-1700,卡斯卡底断裂带可能发生了强烈的地震。地震可能造成了沿海的陆地和森林的下沉。一些树木因无法忍受高盐度的海水而死亡。在进行树轮分析时,研究人员首先采集了陆地上19棵存活的北美云杉,建立了从991年到1986年的年表,又沿90公里的海岸线从河流、港湾中采集了75个死树的样品来进行对比研究,发现大多数树死亡的年代都在1680以后。 依据树木年龄判断环境变化 年轮也是衡量外界环境因子变化的重要指标。如在雨量充沛与温暖的气候条件下,树木生长迅速,年轮的距离也较宽;相反地在寒冷与干旱条件下,树木生长缓慢,年轮就显得较窄。树木年轮的宽窄真实地记载了各年的气候状况,故通过年轮的分析,可获得数百年乃至上千年的气候演变规律,这对预测未来气候的变迁,制定超长期气象预报等也是一种比较可靠的方法。如人们对西藏高原树木年轮的分析,初步了解到仅本世纪就有两次大的降温,目前该地区的气温正在明显回升;在本世纪20年代前后,降雨量也达到高峰,以后显著下降,目前又稍有增加。通过对年轮的分析还可以得出气候变化的一般规律,大约二百年为一周期,其次还有110年、92年、72年以及33年的小周期变化。 树木年轮受太阳黑子周期活动影响 树木年轮的宽窄看来还受到太阳黑子周期活动的影响,这是由于当太阳黑子增多时,太阳的活动剧烈增强,发射出的光与热也更多,从而大大促进了树木的生长加快,相应年轮的距离也增宽。通过年轮的分析也可发现,太阳黑子活动的平均周期为11年左右。 在分析年轮时,往往采用交叉定年法,即取几棵树上的年轮序列加以对比,并把一些特宽或特窄的年轮作为标记点,分析几组年轮序列的同步性,这样就可排除假年轮,或补进缺失的年轮,最后获得每个年轮的正确生成年代。 树木的年轮还是大气污染的资料储存库 例如由开采金属矿藏,或金属冶炼加工中飞扬出来的重金属尘埃,逐渐沉降到附近的土壤中,树木在生长过程中,不断从土壤中吸进大量重金属,结果通过光谱分析,便可测出年轮中“记录”下来的各年吸收重金属的含量。当氟化氢气体的污染侵害松树只有几星期,从年轮上即可表现出生长不良的痕迹来。因此,近年来,利用树木年轮来了解大气污染的情况也开始受到人们的关注。 % j" u9 ~( q' p: _/ m" n* I
|