Тема: дендрогеоморфологический метод

2.1. Общие принципы и методические особенности

Если палинология как метод относительного датирования в геоморфологии успешно применяется для всего плейстоцена, а главным образом для голоцена, то сфера использования дендрохронологии распространяется на последние тысячелетия (и преимущественно на последние столетия). Этот метод обладает высокой точностью и служит для абсолютного дати­рования.

Основоположником метода является американский естест­во-испытатель А. Дуглас, выпустивший первую работу по древесным кольцам в 1914 г. Под дендрохронологией пони­мается датирование природных процессов на основе подсчета годичных колец деревьев. Более широкий подход, включающий разные виды анализа годичных колец для реконструкции при­родно-климатических обстановок прошлого, называется дендро-индикацией. Метод основан на особенности деревьев ежегодно образовывать по одному кольцу древесины, характеристики которого (ширина, плотность, цвет, химический и изотопный состав) отражают условия среды. Сформировавшееся кольцо в дальнейшем не меняется и сохраняет информацию, закодиро­ванную в год образования.

Существенная часть информации имеет отношение к клима­ту. Особенно чувствительны к климатическим изменениям де­ревья, растущие на крайних пределах распространения (у верх­ней или нижней границы в горах, у северной или южной грани­цы ареала на равнинах). В зоне избыточного увлажнения и недостатка тепла основным фактором, ограничивающим прирост древесины, является температура вегетационного периода, тог­да как в засушливых районах главное влияние на радиальный прирост оказывают осадки. Кроме климатических условий, ширина колец зависит от вида древесной породы, возраста дерева, его происхождения (семенного или порослевого), почвенно-экологических факторов и др. (Лобжанидзе, 1961).

Для дендрохронологических исследований используются лю­бые деревья, но наиболее подходящие хвойные, так как по их дендрограммам успешнее извлекается дендроклиматическая информация, что немаловажно для реконструкции обстановок, в которых протекали те или иные геоморфологические процессы. Так, в СССР обычно исследуют годичные кольца сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.), ели обыкновенной (Picea excelsa Link,),лиственниц сибирской (Larix sibirica Ledeb.) и европейской (L.decidua Mill.); в горных условиях – горной сосны (Pinus montana Mill.) и других стланиковых форм древесных пород. В Средней Азии дендрохронологические построе­ния обычно основываются на исследовании арчи (Juniperus sp.).* Кроме хвойных пород, используются и лиственные - дуб, ясень, береза, черная ольха и осина. В Америке основные объекты дендрохронологических исследований - секвойи (Sequoia gigantea Torr., S. sempervivens Endl.), сосны желтая (Pinus ponderosa) и остистая (Р. aristata Endl.) (Битвинскас, 1979).

На основе измерения ширины колец долгоживущих экземпля­ров деревьев составляют дендрограммы. Различают стандарти­зованные, составные и региональные руководящие дендрограм­мы (Торнес, Брунсден, 1981). Последние создаются путем совмещения и наращивания дендрограмм разных экземпляров современных деревьев, затем более старых и даже ископае­мых. Таким образом, создаются "древесные календари*', или региональные дендрошкалы.

По модельным деревьям, Pinus aristata возрастом более 4000 лет, растущих на востоке Калифорнии, построена регио­нальная дендрошкала. Затем она была пролонгирована до 7117 и 8700 л-н. ( Fergusson ©t ah, 1985). Ее диапазон может быть еще более расширен, так как в Калифорнии найдены су­хостои этой сосны возрастом около 9000 лет (Битвинскас, 1973).

Для Европы по древесным кольцам дуба составлена дендро­шкала для последнего тысячелетия (Huberetal., 1964). Кроме того, по ископаемой древесине дуба из неолитической стоянки на юге ФРГ уточнена дендрохронология для периода 5700-5200 л.н. (Tanner et ah, 1979). Аналогичные рабо­ты были выполнены для интервалов 6030-5630, 5900-4800, 5450-4160 и 726-250 л.н. путем изучения массово­го (2100 спилов) ископаемого материала (древесина дуба) из аллювия рек Дунай, Рейн и др. и сопоставления его с древесиной известного возраста из археологических памятни­ков (Bocker, 1980). По погребенной в аллювии древесине для территории Нидерландов составлена дендрошкала, начиная с 4000 л/ до н.э., т.е. на последние примерно 6000 лет (Becker, 1979).

В высокогорьях Тянь-Шаня имеется возможность получать дендрохронологическую и дендроклиматическую информацию для последних 2000 лет по отдельным экземплярам арчи (можжевельника туркестанского) (Мухамедшин, 1974).

Наиболее детально разработаны дендрошкалы для последних 200-300 лет во многих районах земного шара.

В процессе дендрохронологических исследований выясни­лось, что возраст дерева не всегда соответствует числу его годичных колец. В особо неблагоприятные годы дерево может вовсе не сформировать кольцо или отложить слой камбия не по всей окружности ствола. Такой прирост особенно характе­рен для стланиковых форм. Поэтому для получения объектив­ной картины необходимо вести подсчет, годичных колец по нескольким (хотя бы двум) радиусам. Один из них должен быть максимальным, поскольку именно в этом направлении дерево имеет наиболее полный набор колец.

В случае полного выпадения кольца обнаружить пробел можно только путем сравнения погодичных данных прироста разных деревьев. Для этого используются скелетные графи­ки, спектры угнетений и другие способы синхронизации, опи­санные в литературе по дендроиндикации (Stokes, Smiley, 1968); Шиятов, 1973). Вероятность выпадения колец увели­чивается с возрастом дерева. Установлено, что чаще всего выпадающие кольца встречаются у деревьев на верхнем и се­верном пределах распространения лесов (Шиятов, 1973). Обычно отсутствуют 1-2 кольца, однако известны случаи вырадения и до 10 колец (Карпавичюс, 1981).

Если неблагоприятные условия чередуются с благоприятны­ми, например, за оттепелью следуют весенние заморозки, деревья могут образовывать так называемые ложные кольца, т.е. внутри светлого кольца ранней древесины откладываются слои мелких темных клеток, Ложные кольца довольно просто отличить под микроскопом: темные слои не выдержаны по всей окружности, граница между "ранней* и "поздней" древесиной у них неясная, прерывистая, в то время как у нормального кольца этот переход обычно четко фиксируется. С возрастом встречаемость ложных колец у дерева уменьшается, причем чаще они возникают в верхней части ствола и в сучьях, чем в прикомлевой зоне (Карпавичюс, 1981). На верхней границе леса ложные кольца образуются у деревьев довольно редко.

Методы и техника отбора образцов современной древесины для дендрохронологического анализа, способы измерения го­дичных колец, математико-статистическая обработка получен­ных данных описаны Т.Т. Битвинскасом (1979), Д. Батлером (Butler, 1987) и другими авторами. Для обработки больших, рядов дендрохронологической информации используется компьютерная техника (Parker et al., 1984). Все эти подходы применимы и к анализу ископаемой древесины, с которой час­то приходится иметь дело в геоморфологических исследования. Полученные дендрограммы сравниваются с региональными дендрошкалами, что позволяет осадки, в которые включена древесина, квантифицировать по возрасту, а по извлеченной дендроклиматической информации оценить природные обстанов­ки, в которых протекали те или иные геоморфологические процессы..

Следует отметить наличие определенных связей между рельефообразующими процессами и ростом деревьев. Активиза­ция геоморфологических процессов приводит к воздействию ряда факторов на дерево, которое, в свою очередь, реагирует на них в виде особенностей образования слоев древесины (например, будет формироваться очень узкое кольцо, либо совсем не возникнет). По прекращении неблагоприятного воз­действия вновь образуются "нормальные* древесные кольца. В случае механического повреждения дерева, например, отры­ва коры, у края "раны" нарастает утолщенная корка, которая используется как временной репер геоморфологического собы­тия. Иногда может быть установлен даже сезон, рассматривае­мого события, если оно произошло в период интенсивного на­ращивания древесины (Clague, Souther, 1982).

Однако бывает сложно различить аномалии в формировании древесных колец, обусловленные геоморфологическими и кли­матическими факторами. Единственный способ установления этих отличий в тщательном сопоставлении данных со стан­дартными дендрошкалами.

Лекция 8