年輪

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年輪(annual ring:維管形成層在一個(gè)生長(zhǎng)期中所產(chǎn)生的次生木質(zhì)部,構(gòu)成一個(gè)生長(zhǎng)輪。如果有明顯的季節(jié)性,一年只產(chǎn)生一個(gè)生長(zhǎng)輪,就稱為年輪。

年輪研究的起源

木匠從久遠(yuǎn)的時(shí)代起,就知道樹干里面有年輪,有了年輪,木材上才出現(xiàn)了紋理。據(jù)我們所知,亞里士多德的同事就曾提到過年輪,不過到達(dá).芬奇時(shí)才第一次提出年輪是每年增加一圈的。今天已經(jīng)眾所周知:春回大地,萬象更新,緊挨著樹皮里面的細(xì)胞開始分裂;分裂后的細(xì)胞大而壁厚,顏色鮮嫩,科學(xué)家稱之為早期木;以后細(xì)胞生長(zhǎng)減慢,壁更厚,體積縮小,顏色變深,這被稱為后期木,樹干里的深色年輪就是由后期木形成的。在這以后,樹又進(jìn)入冬季休眠時(shí)期,周而復(fù)始,循環(huán)不已。這樣,許多種樹的主干里便生成一圈又一圈深淺相間的環(huán),每一環(huán)就是一年增長(zhǎng)的部分。這種年輪在針葉樹中最顯著,在大多數(shù)溫帶落葉樹中不明顯,而許多熱帶樹中則根本沒有。

樹是活檔案,樹干里的年輪就是記錄。它不僅說明樹木本身的年齡,還能說明每年的降水量和溫度變化。年輪上可能還記錄了森林大火、早期霜凍以及從周圍環(huán)境中吸取的化學(xué)成分。因此,只要我們知道了如何揭示樹的秘密,它就會(huì)向我們?cè)V說從它出世起,周圍發(fā)生的大量事情。樹可以告訴我們有文字記載以前發(fā)生過的事情,還可以告訴我們有關(guān)未來的事情。樹中關(guān)于氣象的記錄可以幫助我們了解促成氣象的那些自然力量,而這反過來又可幫助我們預(yù)測(cè)未來。

年輪形成的原因

“年輪系指莖的橫切面上所見一年內(nèi)木材和樹皮的生長(zhǎng)層而言?!边@是1957年國(guó)際木材解剖學(xué)家協(xié)會(huì)所發(fā)表的《木材解剖學(xué)名詞術(shù)語》中,有關(guān)“年輪“這個(gè)名詞的定義。至于年輪是怎樣形成的,這首先要從維管形成層的結(jié)構(gòu)及其活動(dòng)規(guī)律談起。

維管形成層(或稱形成層)是由原形成層發(fā)展而來的一種具有無限分生能力的次生分生組織。在植物的一生中,它不斷向外產(chǎn)生次生韌皮部,向內(nèi)產(chǎn)生次生木質(zhì)部。

形成層由紡錘狀原始細(xì)胞射線原始細(xì)胞所組成。軸向伸長(zhǎng)的紡錘狀原始細(xì)胞,兩端呈楔形,在橫切面上多成長(zhǎng)方形,切向?qū)挻笥趶较驅(qū)?,?xì)胞的長(zhǎng)度比寬度大數(shù)倍。

由紡錘狀原始細(xì)胞衍生出次生木質(zhì)部和次生韌皮部的軸向系統(tǒng)。射線原始細(xì)胞的體積較小,幾乎成等徑或稍長(zhǎng)。這類原始細(xì)胞衍生次生木質(zhì)部與韌皮部的徑向系統(tǒng)。

上述兩類原始細(xì)胞雖然在外部形態(tài)上差別較大,但其超微結(jié)構(gòu)基本相同。在形成層的活動(dòng)期間,原始細(xì)胞中間具1—2個(gè)大液泡,周圍的細(xì)胞質(zhì)中富含核糖體高爾基體,以及發(fā)育良好的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等。休眠期的形成層原始細(xì)胞中,液泡變小,數(shù)目增多,高爾基體小泡及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)也相應(yīng)減少,細(xì)胞中還出現(xiàn)了較多的蛋白質(zhì)體和油滴,這些儲(chǔ)藏物質(zhì)往往在翌年生長(zhǎng)季開始時(shí)被利用。

木本植物根或莖的徑向增粗,主要是通過紡錘狀原始細(xì)胞平周分裂的結(jié)果,這種有絲分裂的進(jìn)程較慢,如在松柏類植物中,每分裂一次需4一6天(莖的頂端分生組織細(xì)胞只需8-18小時(shí))。當(dāng)一個(gè)紡錘狀原始細(xì)胞平周分裂成兩個(gè)子細(xì)胞時(shí),其中一個(gè)衍生為木質(zhì)部母細(xì)胞(或稱木質(zhì)部原始細(xì)胞),或者衍生成韌皮部母細(xì)胞(或稱韌皮部原始細(xì)胞)。另一個(gè)仍保持紡錘狀原始細(xì)胞分生狀態(tài)。在形成層活躍期間,有的細(xì)胞已經(jīng)分裂或正在分裂,有的尚處于分生組織狀態(tài),這樣形成層就成了一個(gè)相當(dāng)寬而尚未分化的細(xì)胞區(qū)。在這個(gè)區(qū)域中,有一層真正的形成層原始細(xì)胞,同時(shí)還包括未分化的衍生細(xì)胞。由于從細(xì)胞形態(tài)上難以區(qū)分上述各類細(xì)胞,為方便起見,人們將這些細(xì)胞統(tǒng)稱為形成層區(qū)(或形成層帶)。

從形成層區(qū)的切向切面看,形成層原始細(xì)胞排列方式大體分為兩種:一是在椴屬(Tilia)和刺槐屬(Robinia)等植物的形成層中,紡錘狀原始細(xì)胞幾乎排列在同一水平層,稱為疊生形成層。一是紡錘狀原始細(xì)胞的侵入生長(zhǎng),使縱向伸長(zhǎng)的細(xì)胞末端相互交錯(cuò),而不排列在同一水平層上,故稱為非疊生形成層,如栗屬(Castanea)和胡桃屬(Juglans)等植物。

紡錘狀原始細(xì)胞為適應(yīng)莖或根的徑向增粗,本身也進(jìn)行細(xì)胞分裂,以增加原始細(xì)胞的數(shù)目,這種分裂特稱為增殖分裂。在不同的植物中,增殖分裂的方式也不一樣,如在具疊生形成層的植物中,多以徑向垂周分裂為主,而在非疊生形成層的松柏類和某些雙子葉植物中,常見為假橫向分裂,或稱斜向垂周分裂。從紡錘狀原始細(xì)胞經(jīng)分裂形成射線原始細(xì)胞,這是一種普遍現(xiàn)象。射線原始細(xì)胞本身也進(jìn)行橫向或垂周分裂,最后形成單列或多列射線。

在溫帶地區(qū)生長(zhǎng)的木本植物,隨著季節(jié)性的氣候變化,也明顯地反映在形成層的周期活動(dòng)上。冬季形成層原始細(xì)胞停止分化,翌年春季又開始恢復(fù)活動(dòng),到了夏秋逐漸減弱,而后停止活動(dòng)。如此周而復(fù)始,年復(fù)一年。當(dāng)形成層原始細(xì)胞恢復(fù)活動(dòng)時(shí),可分為兩個(gè)階段:(1)形成層原始細(xì)胞徑向伸展,徑向壁變得很薄,這時(shí)易受霜凍的傷害。(2)原始細(xì)胞開始分裂,這一階段往往比前階段晚1至數(shù)星期。生長(zhǎng)在北京地區(qū)的樹種,形成層開始活動(dòng)的時(shí)間,大體在每年四月的上、中旬。在大多數(shù)樹種中,當(dāng)形成層開始分化時(shí),韌皮部分子的分化往往先于木質(zhì)部達(dá)一個(gè)月或更長(zhǎng),或兩者幾乎同時(shí)分化。形成層分化停止的時(shí)間,在不同生境和樹種中均有很大變化,生長(zhǎng)在北溫帶地區(qū)的樹木,多集中在九月份。

春季,形成層恢復(fù)活動(dòng)時(shí),紡錘狀原始細(xì)胞迅速向內(nèi)分裂的分化成大量的木質(zhì)部分子,此時(shí)分化的管胞或導(dǎo)管分子的直徑較大,數(shù)目多,壁較薄,木纖維數(shù)量較少,因此材質(zhì)顯得比較疏松,這部分木材稱為早材(或叫春材)。到了同年夏秋季節(jié),形成層的活動(dòng)逐漸減弱,原始細(xì)胞平周分裂的速度也相應(yīng)的減慢,分化的細(xì)胞直徑較小,數(shù)量少,而木纖維的數(shù)量相應(yīng)增多,這部分的材質(zhì)比較致密,稱晚材(或稱夏材)。在雙子葉植物的環(huán)孔材(如櫟樹和白蠟樹)中,早材部分的導(dǎo)管分子直徑明顯增大,而晚材的導(dǎo)管分子相當(dāng)小。散孔材與裸子植物木材中,由早材至晚材的變化,一般是逐漸進(jìn)行的,即沒有顯著界線。不過在上一個(gè)生長(zhǎng)季的晚材與下一個(gè)生長(zhǎng)季的早材之間卻存在著明顯的界線。從根與莖的木材橫斷面上看,這些界線成了一圈圈同心圓的環(huán)紋,每一個(gè)包括早材和晚材兩部分的圓環(huán),稱為生長(zhǎng)輪(或稱生長(zhǎng)層)。生長(zhǎng)在溫帶地區(qū)的木本植物,通常一年內(nèi)只形成一個(gè)生長(zhǎng)輪,特稱年輪。

它代表著一年內(nèi)所形成的次生木質(zhì)部的數(shù)量。在一株樹中,年輪的數(shù)目由樹干基部往上逐漸減少。

有時(shí)在一個(gè)生長(zhǎng)季中可能出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)生長(zhǎng)輪,即雙輪或復(fù)輪。如柑桔屬(Citrus)莖中的形成層每年有三次活動(dòng)高峰,因此一年能產(chǎn)生三個(gè)年輪。有些植物由于受到氣候的驟變,如變冷或轉(zhuǎn)熱,或長(zhǎng)期干旱或蟲害,以及強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的侵襲等特殊自然災(zāi)害的影響,也會(huì)出現(xiàn)多年輪的現(xiàn)象。有人將一年內(nèi)形成幾個(gè)生長(zhǎng)輪中最后一輪,稱為真正年輪,其余各輪統(tǒng)稱假年輪或偽年輪。在有的生長(zhǎng)季中若遇著霜凍,特別是晚期霜害,易使形成層原始細(xì)胞受到損傷,結(jié)果產(chǎn)生含有不規(guī)則的薄壁組織帶,即稱創(chuàng)傷年輪或霜輪。也有的樹木,因反常的氣候影響,使形成層不分化,直到生長(zhǎng)環(huán)境適合時(shí)才又開始活動(dòng),形成年輪,這樣在木材橫切面上就會(huì)相應(yīng)的出現(xiàn)缺失生長(zhǎng)輪的現(xiàn)象。如在半干旱森林邊緣的樹木,或者在某些老樹樹干基部的木材常有缺失生長(zhǎng)輪的情況。

生長(zhǎng)在熱帶或亞熱帶地區(qū)的木本植物,如桉樹等,由于一年內(nèi)無明顯的四季之分,形成層的活動(dòng)幾乎整年不停,這樣在木材中就難以看出生長(zhǎng)輪或年輪的分界線。不過也有些樹種的木材,可借助于顯微化學(xué)的方法來辨認(rèn)生長(zhǎng)輪的界線。

在同一生長(zhǎng)季中,形成層的原始細(xì)胞除向內(nèi)產(chǎn)生大量次生木質(zhì)部分子以外,同時(shí)還向外分裂分化為次生韌皮部分子,這些分子也按一定的排列圖式進(jìn)行。尤其在形成層區(qū)附近的次生韌皮部中,根據(jù)韌皮薄壁組織或厚壁組織的的次生韌皮部中,由于某些細(xì)胞體積的擴(kuò)展,或有的細(xì)胞被擠壓變形,以及周皮的形成等原因,致使這部分的生長(zhǎng)輪界線模糊不清。關(guān)于次生韌皮部,或形成層以外樹皮部分中生長(zhǎng)輪或年輪的情況。

在木材年輪的形成過程中,許多內(nèi)因和外因對(duì)其影響很大。例如在雙子葉植物的散孔材樹種中,當(dāng)芽萌動(dòng)以前,整個(gè)植株的形成層原始細(xì)胞內(nèi)均無內(nèi)源激素存在,只有在芽萌發(fā)后才產(chǎn)生生長(zhǎng)素,這時(shí)形成層就開始活動(dòng)于萌發(fā)芽的下側(cè)。隨著生長(zhǎng)素向下移動(dòng),形成層的活動(dòng)也逐漸向莖基部擴(kuò)展。一般在葉片長(zhǎng)到成熟時(shí)的一半大小時(shí),莖基部的形成層剛剛蘇醒,但在一年生枝里,新的木質(zhì)部分子卻早已分化出來,有的甚至細(xì)胞壁也已木質(zhì)化了。由樹干頂端到基部,形成層活動(dòng)的間隔有時(shí)可達(dá)8-10星期之久。相反,在環(huán)孔材中,形成層在整株各部位幾乎同時(shí)開始活動(dòng),由此可以推測(cè),生長(zhǎng)素的前體可能早就遍布形成層原始細(xì)胞內(nèi),一旦芽膨大后,生長(zhǎng)素的前體即轉(zhuǎn)變?yōu)榇偈剐纬蓪釉技?xì)胞分裂的生長(zhǎng)素。在大多數(shù)樹種中,新木質(zhì)部分子的分化時(shí)間,均在葉子展開后的第3天至18天。此外植物體內(nèi)的赤霉素細(xì)胞分裂素等內(nèi)源激素,對(duì)于形成層原始細(xì)胞的分裂、分化,木質(zhì)部分子細(xì)胞壁的加厚,以及早材至晚材的過渡等都有密切關(guān)系。

除內(nèi)源激素外,光合作用的產(chǎn)物碳水化合物也是影響年輪形成的因素之一。例如晚材中細(xì)胞壁顯著加厚,則與碳水化合物的供應(yīng)增多有著密切的關(guān)系。

在影響年輪形成的外因中,有光照、氣溫、降雨量及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)等因素。如生長(zhǎng)在長(zhǎng)日照(光周期為18小時(shí))的洋槐,不論氣溫高低,均產(chǎn)生大量早材分子。若在短日照(光周期為8小時(shí))的條件下,則只產(chǎn)生少量直徑較小的導(dǎo)管或無導(dǎo)管。在松柏類植物中,木材管胞直徑的變化往往也與日照長(zhǎng)短有關(guān)。同時(shí)還和氣溫的高低有直接關(guān)系。在生長(zhǎng)季中,如果遇到降雨量甚少或干熱的外界因子,不僅影響樹木的生長(zhǎng),而且還限制了形成層的活動(dòng),造成了狹窄的木材生長(zhǎng)輪。有人比較了兩棵生長(zhǎng)在不同生境的北美云杉(Picea sitchensis),其中一棵長(zhǎng)在干旱貧瘠的巖石縫中,其樹齡為86年,而主干直徑只有1.8厘米,年輪的平均寬度為0.1毫米。而另一棵生長(zhǎng)在自然條件較好的地方,其若干年輪的平均寬度可達(dá)12毫米左右,兩者竟相差一百倍。

眾所周知,生長(zhǎng)在溫帶地區(qū)的木本植物中,莖干基部年輪的數(shù)目,往往能作為測(cè)定一棵樹的年齡依據(jù)。年輪的寬窄不僅反映了樹木的生長(zhǎng)速度、材積的年生長(zhǎng)量及材性的優(yōu)劣等,而且也是衡量外界環(huán)境因子變化的重要指標(biāo)。如在雨量充沛與溫暖的氣候條件下,樹木生長(zhǎng)迅速,年輪的距離也較寬;相反地在寒冷與干旱條件下,樹木生長(zhǎng)緩慢,年輪就顯得較窄。樹木年輪的寬窄真實(shí)地記載了各年的氣候狀況,故通過年輪的分析,可獲得數(shù)百年乃至上千年的氣候演變規(guī)律,這對(duì)預(yù)測(cè)未來氣候的變遷,制定超長(zhǎng)期氣象預(yù)報(bào)等也是一種比較可靠的方法。如人們對(duì)西藏高原樹木年輪的分析,初步了解到僅本世紀(jì)就有兩次大的降溫,目前該地區(qū)的氣溫正在明顯回升;在本世紀(jì)20年代前后,降雨量也達(dá)到高峰,以后顯著下降,目前又稍有增加。通過對(duì)年輪的分析還可以得出氣候變化的一般規(guī)律,大約二百年為一周期,其次還有110年、92年、72年以及33年的小周期變化。

樹木年輪的寬窄看來還受到太陽黑子周期活動(dòng)的影響,這是由于當(dāng)太陽黑子增多時(shí),太陽的活動(dòng)劇烈增強(qiáng),發(fā)射出的光與熱也更多,從而大大促進(jìn)了樹木的生長(zhǎng)加快,

樹干主視線面年輪

相應(yīng)年輪的距離也增寬。通過年輪的分析也可發(fā)現(xiàn),太陽黑子活動(dòng)的平均周期為11年左右。

在分析年輪時(shí),往往采用交叉定年法,即取幾棵樹上的年輪序列加以對(duì)比,并把一些特寬或特窄的年輪作為標(biāo)記點(diǎn),分析幾組年輪序列的同步性,這樣就可排除假年輪,或補(bǔ)進(jìn)缺失的年輪,最后獲得每個(gè)年輪的正確生成年代。

樹木的年輪還是大氣污染的資料儲(chǔ)存庫。例如由開采金屬礦藏,或金屬冶煉加工中飛揚(yáng)出來的重金屬塵埃,逐漸沉降到附近的土壤中,樹木在生長(zhǎng)過程中,不斷從土壤中吸進(jìn)大量重金屬,結(jié)果通過光譜分析,便可測(cè)出年輪中“記錄”下來的各年吸收重金屬的含量。當(dāng)氟化氫氣體的污染侵害松樹只有幾星期,從年輪上即可表現(xiàn)出生長(zhǎng)不良的痕跡來。因此,近年來,利用樹木年輪來了解大氣污染的情況也開始受到人們的關(guān)注。

從樹樁橫斷面上的年輪往往可以幫助辨明方向。因?yàn)樵跇淠旧L(zhǎng)過程中。樹干朝南一面受陽光照射較多,形成層原始細(xì)胞分裂也較迅速,徑向生長(zhǎng)加快,結(jié)果莖干南面的年輪也較寬。而在莖干背陰朝北的一面,年輪則明顯狹窄。

年輪的運(yùn)用

運(yùn)用年輪的研究成果開始于本世紀(jì)初,這位學(xué)者是道格拉斯,他1867年出生于美國(guó)佛蒙特,后來到亞利桑那州建立起一個(gè)氣象站。1901年他開始到弗拉格斯塔夫附近一些伐木營(yíng)地,考察那里新伐樹木的年輪型式,想找出證據(jù)說明這些年輪中記錄了以11年為周期的太陽黑子活動(dòng)。他沒有立即找到證據(jù),但他注意到,一個(gè)地區(qū)和另一個(gè)地區(qū)的年輪型式似乎一無二致。例如,一個(gè)伐木營(yíng)地新伐的樹木,里面是兩道薄薄的年輪,外面是三道厚厚的年輪,其他營(yíng)地新伐的樹木也是這樣。人們可以推斷,這種型式表明,兩年是壞天氣,三年是好天氣。道格拉斯注意到,他發(fā)現(xiàn)的這種型式的年輪似乎在亞利桑那州北部到處皆有。

在本世紀(jì)的頭20年中,道格拉斯繼續(xù)研究年輪的型式。事實(shí)上,通過識(shí)別年輪來測(cè)定古老建筑的年代是道格拉斯的創(chuàng)舉。美國(guó)西南部印第安人村莊的廢墟,長(zhǎng)期以來引起考古學(xué)家的興趣。那些村莊原由工匠精心建造,其中有許多房屋顯然已經(jīng)使用了好多世紀(jì),可是后來不知何故,那些村莊都廢棄了。據(jù)估計(jì),那些村莊早在公元前2000年就已存在。道格拉斯從1916年起開始考察印第安村莊廢墟殘留的木料,研究其年輪以確定其年化。到1929年,他終于制成一個(gè)“浮動(dòng)”年表。

有文明傳統(tǒng)的地方,在使用年輪方面可能出人意料,令人驚訝。比如說,在中世紀(jì)俄國(guó)的諾夫哥羅德,街上泥濘不堪,市民就往路面鋪原木。一層陷進(jìn)泥里就再鋪一層,到現(xiàn)在至少有28條街已經(jīng)堆滿了一層又一層的原木,這些原木的年代從公元953年起一直到1462年,真是年輪博覽會(huì)。又如,像倫勃朗和魯本斯等藝術(shù)大師的油畫,分析其橡木油畫板上的年輪型式就可知作畫的年代。

19世紀(jì)90年代,美國(guó)科學(xué)家道格拉斯創(chuàng)立了一個(gè)的科學(xué)領(lǐng)域——樹木年代學(xué)。樹木年代學(xué)是一門把年輪當(dāng)作過去氣象類型標(biāo)準(zhǔn)的尺度來研究的科學(xué)。從樹樁、木塊及活樹上可以看出年輪的寬窄。樹木每年的生長(zhǎng)在很大程度上取決于土壤的濕度:水分越充分,年輪越寬。通過對(duì)同一地區(qū)樹木年輪的比較,可以分辨出每圈年輪的生長(zhǎng)年代。然后,可以劃分出每圈年輪所代

表的確切日期,如一次森林大火,一次滑坡事件的日期等。

上面所說的年輪應(yīng)用,一般說來都屬于年輪學(xué)的范圍。現(xiàn)在這個(gè)學(xué)科的熱門主題是從年輪中測(cè)出過去的氣象以及氣象的重大變化。

這項(xiàng)工作要比測(cè)定年代復(fù)雜得多,因?yàn)樗Q于在不同年代生長(zhǎng)的年輪之間的不同寬度。由于樹之間和年輪之間都有其固有的變異性,我們可以說這棵樹比另一棵樹老5年,但難以斷定年輪之間不同寬度的確切數(shù)字。

現(xiàn)代年輪學(xué)可以說起源于60年代生物學(xué)家弗里茨在亞利桑那大學(xué)的研究工作。弗里茨和他的同事仔細(xì)考察了塔克森附近一些樹的生長(zhǎng)過程,他們給樹枝乃至整棵樹都套上了塑料膜,以斷定一棵樹究竟攝取和放出了多少各種各樣的氣體。經(jīng)過10個(gè)寒暑的工作,他們終于詳盡地了解了一環(huán)年輪生長(zhǎng)的全部過程。

年輪的生長(zhǎng)并不像乍看起來那么簡(jiǎn)單。比如說,如果去年是樹生長(zhǎng)的大好年頭,那么,樹根伸展的范圍會(huì)超過往年,這一年整個(gè)樹的生長(zhǎng)也會(huì)超過往年。同樣,一個(gè)壞年頭會(huì)使以后幾年的生長(zhǎng)速度減慢,而不管以后幾年的氣候如何。把樹受到的各種影響分析出來是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),但是這項(xiàng)任務(wù)一旦完成,其成果就像年表一樣有廣泛的用途。

年輪與地理的關(guān)系

我們把美國(guó)西南部周圍年輪的數(shù)據(jù)收集起來,同100年來的氣象記錄進(jìn)行比較,就會(huì)看出年輪如何反映出氣候。因此,對(duì)于沒有氣象記錄的時(shí)期,我們從一環(huán)年輪形成的情況可以推斷出當(dāng)時(shí)的氣候。弗里茨就這樣把美國(guó)西部和太平洋北部的氣象圖編制到大約公元1600年。

年輪專家還研究了酸雨對(duì)美國(guó)東部森林的影響。哥倫比亞大學(xué)的戈登.雅各比解釋說,隨著樹越長(zhǎng)越老,年輪也變得越來越薄。這是正常的老化過程。因而可以得出結(jié)論:酸雨對(duì)樹起著相反的作用。我們還必須比較氣象數(shù)據(jù)以排除樹生長(zhǎng)減慢的其他可能原因。要證實(shí)酸雨的影響,必須找出正常條件以外的生長(zhǎng)受阻情況。雅各比在新英格蘭州周圍的12個(gè)圈定地區(qū)中看到有3個(gè)地區(qū)受酸雨影響,其余9個(gè)地區(qū)沒有受酸雨影響。

然而,在某些情況下,年輪也可以用來非常驚人地證明環(huán)境污染的影響。例如,亞利桑那大學(xué)一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn),加拿大不列顛哥倫比亞省特萊爾一家鉛礦冶煉廠對(duì)美國(guó)華盛頓州的樹木生長(zhǎng)發(fā)生了影響。那家工廠開工時(shí),樹木生長(zhǎng)比正常情況相差很多。但是幾年后工廠關(guān)門,樹木生長(zhǎng)情況恢復(fù)正常了。

年輪還記錄了火山爆發(fā)。像圣海倫斯火山爆發(fā)時(shí),大量灰塵和氣體進(jìn)入同溫層,遮住大片陽光。這會(huì)使溫度降到冰點(diǎn)以下,給樹內(nèi)留下一道叫做霜輪的特殊標(biāo)記。亞利桑那大學(xué)的瓦摩爾.拉馬舍及其同事們不久前研究了刺果松上的霜輪,發(fā)現(xiàn)其中有不少符合大火山爆發(fā)的情況。東印度群島坦波拉火山爆發(fā)曾使1816年成了“沒有夏天的一年”

樹木年輪

,那次火山爆發(fā)不僅給刺果松留下了霜輪,而且在南非的樹上也發(fā)現(xiàn)有這種霜輪。公元前1626年出現(xiàn)了特別突出的霜輪,拉馬舍認(rèn)為這些霜輪可能是一次火山爆發(fā)造成的,那次火山爆發(fā)使愛琴海的桑托林島一度消失。神秘的大西洲沉淪海中的故事,也可能是起源于那次火山爆發(fā)。拉馬舍提出的年代,雖然有些考古學(xué)家還有爭(zhēng)議,但它是迄今最確切的年代。用碳14法對(duì)那次火山爆發(fā)覆蓋的工藝品測(cè)定的年代,與拉馬舍提出的年代也一致。

年輪科學(xué)家開始認(rèn)真研究的另一種短暫現(xiàn)象是地震。地震可以給樹造成損害,使樹在以后的一些年中產(chǎn)生較薄的年輪。哥倫比亞大學(xué)的戈登.雅各比讓我看了一棵松樹的樹心橫切面,它的薄年輪長(zhǎng)得不規(guī)則,而且擠在一起,但以前它一直長(zhǎng)得很好。1857年一次大地震震撼了加利福尼亞州南部的曠野,那棵樹正好長(zhǎng)在那兒。這樣,那棵樹就可以告訴我們,那段斷層是什么時(shí)候處于活動(dòng)時(shí)期的。

人們關(guān)心的另一個(gè)大問題就是:由于幾世紀(jì)以來不斷燃燒煤和石油,大氣層中二氧化碳大量蓄積,從而造成未來的地球氣溫升高。年輪氣象關(guān)系學(xué)國(guó)際計(jì)劃的數(shù)據(jù)將擴(kuò)展到公元1700年,這個(gè)年代比開始燃燒煤和石油的產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期還要早得多。拉馬舍說:“沒有這種數(shù)據(jù)基礎(chǔ),大氣層科學(xué)家要想確切地知道漸暖趨勢(shì),恐怕還要用10年到20年的時(shí)間去觀察氣溫和二氧化碳。到那時(shí),恐怕為時(shí)過晚了?!?/p>

樹木無事不知,無所不曉。

如果我們不愚蠢,我們可以讓樹木的記憶向我們提供各種各樣有用的知識(shí),使我們既可通曉過去,也可預(yù)卜未來?! ?/p>

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