Studium dendrochronologie
Dendrochronologie je studium údajů z letokruhů stromů. Vzhledem k rozsáhlému a rozmanitému využití těchto dat mohou pocházet odborníci z mnoha akademických oborů. V dendrochronologii neexistují žádné tituly, protože ačkoli je užitečná všestranně, samotná metoda je poměrně omezená. Většina lidí, kteří vstupují do studia letokruhů stromů, obvykle pochází z jednoho z několika oborů:
- Archeologie – za účelem datování materiálů a artefaktů vyrobených ze dřeva. Ve spojení s dalšími metodami lze letokruhy stromů použít k zakreslení událostí.
- Chemisté – letokruhy stromů jsou metodou, pomocí které se kalibrují radiokarbonová data.
- Klimatologie – zejména v oboru paleoklimatologie, kde se na základě toho, co nám letokruhy stromů říkají, můžeme dozvědět o podmínkách prostředí v minulosti, ať už lokálně nebo globálně. Následně nás to může poučit i o klimatických změnách v budoucnosti
- Dendrologie – která zahrnuje také lesnické hospodaření a ochranu přírody. Dendrologové jsou vědci zabývající se stromy a zkoumají všechny jejich aspekty (1). Letokruhy stromů jim mohou napovědět o současném místním klimatu
Dendrochronologie má však využití i pro historiky umění, absolventy medievistiky, klasiky, antické a historiky vzhledem k nutnosti datovat některé materiály, s nimiž budou tyto obory ve svých výzkumných projektech pracovat. Ke studiu dat, která pocházejí z dendrochronologie, obvykle stačí bakalářský titul v některém z výše uvedených oborů.
Několik poznámek o stromech
Stromy jsou všudypřítomnou formou rostlinného života na planetě Zemi. Jsou to plíce světa, které vdechují oxid uhličitý a vydechují kyslík, na němž závisí život živočichů. Žijí také v nejrůznějších podmínkách: v mírných a tropických oblastech i na vyprahlých místech, od horských krajin po deštné pralesy na rovníku a mírné vrchoviny ve Skandinávii, jsou všude. Používají se jako dekorace v parcích a zahradách po celém světě. Mají nejrůznější tvary a velikosti, od nejmenších stromků až po kolosální sekvoje v Severní Americe – dalo by se říci, že je bereme jako samozřejmost, a přitom mají zásadní význam pro poznání mnoha aspektů naší minulosti.
Stromy se vyvinuly přibližně před 380 miliony let (2). Do té doby mohli předkové stromů vypadat trochu jako stromy, ale nebyli to stromy v pravém slova smyslu. Úsvit věku skutečných stromů nastal s vývojem dřeva na konci devonu. Předtím měli jejich předkové rozpoznatelnou podobu stromu, o níž se předpokládá, že se jednalo o obří druh kapradiny, který zahájil proces vývoje dřevnatého kmene. Dřevo pomáhá vyvíjejícímu se stromu udržet si sílu, když stárne a roste vzhůru, buduje nové větve a nasává více slunečního světla pro rozmnožování fotosyntézou. Dřevo je pevný a silný materiál, jak všichni víme, ceněný pro svou dlouhou životnost a pevnost. Každé období růstu (obvykle roční, ale ne vždy, tento problém prozkoumáme později) se v těle stromu zakládá nový letokruh. Můžeme to vidět na každém pařezu, řada soustředných letokruhů obtáčí dřevo jádra a vějířovitě se rozšiřuje směrem k okraji. Vnější letokruhy samozřejmě představují nejmladší léta stromu a můžete si všimnout, že ne všechny letokruhy jsou stejné – některé jsou tenčí, jiné silnější, některé světlé a některé tmavé. Představují růstové vzorce, které odrážejí podmínky dané sezóny nebo roku (4), a právě na těchto letokruzích je založeno celé studium dendrochronologie.
Co je dendrochronologie?
Dendrochronologie je studium růstu letokruhů stromů a z jejich studia se můžeme mnoho naučit. Můžeme datovat organický archeologický materiál a vytvořit chronologický záznam, podle kterého lze datovat artefakty (3). Můžeme se toho hodně dozvědět o klimatu v minulosti, o tom, jak zvláštní sezónní povětrnostní podmínky nebo období klimatických změn ovlivnily růst stromů a jak to může ovlivnit naše klima v budoucnosti. Tuto metodu vyvinul kolem roku 1900 americký astronom A. E. Douglass, který měl velký zájem o studium klimatu (4). Vyslovil teorii, že letokruhy stromů lze použít jako proxy data a rozšířit tak studium klimatu dále do minulosti, než bylo dříve přípustné. Měl pravdu, a čím více stromů bylo do záznamu přidáno, tím větší rozsah dat bylo možné extrapolovat a tím úplnější obraz o našem minulém klimatu jsme si mohli vytvořit. Teprve v 70. letech 20. století archeologové pochopili výhody využití údajů o letokruzích stromů ve svém oboru (8), přestože Douglass sám použil svou metodu k datování mnoha prehistorických severoamerických artefaktů a památek, které se dříve nepodařilo uspokojivě zařadit do určité chronologie.
V každém vegetačním období stromy vytvářejí nový letokruh, který odráží povětrnostní podmínky daného období růstu. Sám o sobě nám jeden záznam může říci jen něco málo o podmínkách prostředí v daném období v konkrétním roce růstu stromu a samozřejmě o stáří stromu v době kácení, ale když dáme dohromady stovky a tisíce záznamů letokruhů stromů, může nám to říci mnohem více. A co je nejdůležitější, za předpokladu, že v záznamech nejsou žádné mezery (a to i v případě krátkých mezer), nám může říci přesný rok, kdy určitý letokruh stromu vyrostl (4). Potenciál je tedy i s těmito dvěma jednoduchými soubory údajů, které můžeme extrapolovat z údajů o letokruzích stromů, obrovský. Jedná se o přesnou a spolehlivou datovací metodu s velkým množstvím využití v environmentálních studiích, archeologii a ve všem, co k tomu patří.
Metoda postupně získává na síle a v současnosti je důležitou metodou napříč mnoha obory. Od 80. let 20. století začalo na Arizonské univerzitě několik zásadních studií (6), (7) studujících borovici štětinatou v Kalifornii a dub hohenheimský v Německu. Díky práci těchto studií máme nyní k dispozici chronologii borovice štětinovité na 8 600 let a chronologii dubu hohenheimského na 12 500 let. Tento obrovský a rozsáhlý soubor dat má zásadní význam pro evropské i severoamerické studium paleoklimatu a prehistorie (8).
Dendrochronologie Definiční principy (3):
- Jednotnost – že každý jednotlivý záznam letokruhů stromů může být kalibrován vůči součtu existujících záznamů, aby mohl být zařazen do chronologie. Po kalibraci bychom měli být schopni přesně říci, ve kterém roce byl určitý letokruh vytvořen
- Omezující faktory – že určité povětrnostní a klimatické podmínky mají vliv na růst letokruhů stromů v daném roce nebo ročním období
- Agregace – silnou stránkou záznamu letokruhů stromů je, že jsou zohledněny odchylky pro místní podmínky a jakýkoli soubor údajů o letokruzích stromů by měl dobře zapadnout do stávajícího záznamu
- Ekologická amplituda – určité druhy stromů rostou pouze v určitých oblastech. Některé mají rády vlhkou, slanou půdu a jiné dávají přednost suché, kyselé půdě; existují preference pro teplotu, vlhkost a většina má výškový limit. Nejlepší záznamy jsou ty, které byly pořízeny z okrajů území, které daný druh preferuje, protože právě zde vidíme největší rozdíly v růstu letokruhů stromů
Dendrochronologie má jednu zásadní nevýhodu, a to, že můžeme datovat pouze letokruhy na stromě. To nevypovídá nic ani o tom, kdy byl konkrétní strom pokácen, ani o tom, kdy byl použit (8). V minulých dobách mohlo být kvalitní dřevo použito opakovaně (10) a pro archeologa je důležité porovnat ostatní záznamy s novými daty. Některé stromy jsou také pro studium vhodnější než jiné (5).
Poznámky ke spolehlivosti
Druhy stromů se velmi liší. V tomto článku vycházíme z předpokladu, že růst je jednoletý s výrazným vegetačním obdobím. Většina druhů stromů je spolehlivá; dub je nejspolehlivějším druhem stromu pro letokruhy – není znám jediný případ chybějícího ročního růstového letokruhu. Olše a borovice jsou proslulé tím, že jim občas „chybí rok“, což je dost matoucí i bez toho, že tyto druhy také někdy „zdvojují“, protože mají dva letokruhy ve stejném růstovém období (8). Bříza a vrba se nepoužívají vůbec, protože jejich růstový cyklus je nestálý. Od změn klimatu po průmyslové revoluci se některé novější dendrochronologické záznamy staly nevyzpytatelnými (9) a ve vyšších nadmořských výškách se údaje o letokruzích stromů zhoršily – pozorujeme větší variabilitu než kdykoli předtím (11).
V dobách před moderním zpracováním dřeva lidé po kácení a před použitím dřeva často vypouštěli ze stromů mízu. Odstranění mízy a někdy i jádrového dřeva může vážně ovlivnit spolehlivost dřeva jako artefaktu pro datování (10).
Dobrá dendrochronologická studie do značné míry závisí na absenci opakujícího se vzoru. Vzhledem k měnícímu se charakteru klimatu očekáváme, že každý rok bude mít v záznamu výrazný vzor (9). Žádný vzor se pravděpodobně nebude dokonale opakovat, ale je to jistě možné. Je třeba prozkoumat všechny permutace a v případě potřeby porovnat záznam se známými vnějšími informacemi.
Radiouhlíkové datování
Součástí dendrochronologického záznamu je také měření množství uhlíku ve vzorku stromu, protože z tohoto dlouhého záznamu budeme znát přesné datum, kdy se kroužek stromu vytvořil uvnitř živého organismu. Tento průběžný záznam je pak zásadní pro datování organického materiálu pomocí radiokarbonového datování. Množství izotopu radiouhlíku-14 v artefaktu se pro kalibraci porovnává s údaji o letokruzích stromů a vždy se kalibruje podle organického materiálu známého stáří (8). Komplexní povaha záznamu letokruhů stromů je dokonalou databází, podle níž lze kalibrovat, když se snažíme datovat organické materiály. Většina záznamů bude jedinečná a to by teoreticky mělo poskytnout absolutní datum artefaktu; pokud mají identickou úroveň izotopu, můžeme bezpečně usoudit, že jsou stejně staré (12). Nalezení přesného roku je málokdy tak jednoznačné, takže se volí rozmezí dat, a proto jsou radiouhlíková data vždy spojena s faktorem chyby. Například 4750BP +/-30 let.
Použití v archeologii
Sladká stezka – je známá jako „Nejstarší stezka na světě“, což je kuriózní titul, který se nerozdává lehce. Je to jistě nejstarší datovatelná stezka na světě, pokud definujeme stezku jako něco umělého a záměrně vytvořeného za účelem pohybu po geografické oblasti, a nikoli jako cestu, která se vyvinula vyšlapáním.
Do 80. let 20. století bylo notoricky obtížné datovat podmáčené archeologické lokality, což bylo pro badatele frustrující, protože organický materiál, jako je dřevo, se zřídkakdy nachází v oblastech, kde by mohl snadno přežít. Do té doby neexistovala téměř žádná chronologie pro pravěké období v Anglii (15, s. 210). Dendrochronologie tomu velmi napomohla, a když byla část Sweet Track nalezena v podmáčené půdě na Somerset Levels, dalo to badatelům doby železné a starších období naději, která se během následujících desetiletí jistě naplnila. Somerset Levels byly v pravěku po většinu roku podmáčené, odvodněny byly až v postmedieválním období a trať vedla v délce téměř 2 km z vyvýšeného místa na tehdejší ostrov na úrovni (14). Na základě údajů o letokruzích stromů pořízených z některých dochovaných rozsáhlých trámů (které se zachovaly, protože byly podmáčené) se podařilo účinně datovat samotnou trať a osídlení v okolí do doby kolem roku 3806 př. n. l. v době jejího dokončení (15, s. 218). Toto datum badatelé tušili, i když mnohem šířeji než před potvrzením, ale od tohoto okamžiku se dendrochronologie stala základním nástrojem datování archeologických pozůstatků.
Použití ve studiu klimatu
V boji proti klimatickým změnám se obracíme právě do minulosti, abychom zjistili, jak by mohla vypadat naše budoucnost. Studium údajů o letokruzích stromů má zásadní význam pro pochopení toho, jak vypadalo naše regionální a globální paleoklima v každé době, zejména s ohledem na nedostatek jiných zdrojů, kde bychom mohli takové informace získat. Tato metoda prošla za posledních 20 let obrovským zdokonalením. Tam, kde se většina klimatologů zabývá tím, jak člověk ovlivňuje klima, se dendrochronologie pro klimatologii zaměřuje na změny na vegetaci, které jsou výsledkem přirozených procesů změny klimatu (16 s. 129-130). Způsob změn může být odlišný, ale výsledky jsou stejné a mohou nám říci mnoho o zvyšování množství uhlíku v minulosti. V tomto ohledu má zásadní význam pro pochopení toho, jak bude vypadat svět po změně klimatu, zejména na stromech, a vlivu na růst stromů v budoucnosti.
Zvlášť zajímavé pro klimatology jsou dvě události známé jako malá doba ledová (LIA) a středověké období oteplování (MWP); v obou případech se jednalo o období, kdy v oblasti severního Atlantiku – po dobu několika set let – panovaly neobvyklé klimatické podmínky. Obě měly zásadní vliv na klima Evropy a východní části Severní Ameriky. V Evropě, kde je nedostatek dlouhověkých stromů, které jsou mnohem běžnější v Americe (16 s. 132-133), jsou údaje z období LIA a MWP zásadní pro pochopení moderních klimatických změn. V Severní Americe je tomu naopak, protože zde se můžeme podívat daleko do minulosti na paleoklimatické záznamy, jejichž počet se často počítá na tisíce let, a získat tak údaje za mnohem delší období.
- https://www.ffa.org/ffa2015/Career%20Explorer/Dendrologists.pdf
- http://www.academia.edu/4470066/Wood_anatomy_and_evolution_a_case_study_in_the_Bignoniaceae
- http://web.utk.edu/~grissino/principles.htm
- http://dendro.cornell.edu/whatisdendro.php
- http://www.ltrr.arizona.edu/lorim/good.html
- https://journals.uair.arizona.edu/index.php/radiocarbon/article/view/4172
- https://journals.uair.arizona.edu/index.php/radiocarbon/article/view/787
- http://www.helm.org.uk/guidance-library/dendrochronology-guidelines/dendrochronology.pdf
- http://web.utk.edu/~grissino/downloads/Harley%20and%20Grissino-Mayer%20Sustainability.pdf
- http://dendro.cornell.edu/articles/kuniholm2000.pdf
- http://arizona.openrepository.com/arizona/bitstream/10150/303131/1/ltrr-0064.pdf
- http://www.radiocarbon.com/tree-ring-calibration.htm
- Kuchař, E.R. & Kairiukstis L. A. 1990: Methods of Dendrochronology: Metody dendrochemie: Aplikace ve vědách o životním prostředí. Springer.
- http://www.bosci.net/papers/sweettrackdate.pdf
- http://www.treeringsociety.org/TRBTRR/TRBvol47_61-69.pdf
- http://earthsciences.ucr.edu/gcec_pages/docs/geo224/Martinelli%202004-GlbPlnChg-Climate%20from%20dendrochronology.pdf
- Autor
- Nejnovější příspěvky
- Průvodce parazitologií – 19. listopadu 2018
- Pouště jako ekosystémy a proč je třeba je chránit – 19. listopadu 2018
- Ochrana přírody: Historie a budoucnost – 14. září 2018
Předmětný článek
Klimatologie: