A dendrokronológia tanulmányozása
A dendrokronológia a fák évgyűrűinek növekedési adatainak tanulmányozása. Ezen adatok széleskörű és sokrétű felhasználása miatt a szakemberek számos tudományterületről érkezhetnek. A dendrokronológiában nincsenek diplomák, mert bár a módszer minden területen hasznos, maga a módszer meglehetősen korlátozott. A legtöbb ember, aki a fák évgyűrűinek tanulmányozásával foglalkozik, jellemzően a következő tudományágak valamelyikéből érkezik:
- Archeológia – fából készült anyagok és tárgyak datálása céljából. Ha más módszerekkel együtt használják, a fa évgyűrűket események ábrázolására lehet használni.
- Kémikusok – a fa évgyűrűk a radiokarbonos dátumok kalibrálásának módszere.
- Klímatudomány – különösen a paleoklimatológia területén, ahol a múlt környezeti viszonyait ismerhetjük meg, lokálisan vagy globálisan, annak alapján, amit a fa évgyűrűk elárulnak nekünk. Ennek kiterjesztésével a jövőbeni klímaváltozásról is tanulhatunk
- Dendrológia – amely az erdőgazdálkodást és az erdők védelmét is magában foglalja. A dendrológusok fakutatók, akik a fák minden aspektusát vizsgálják (1). A fák évgyűrűi a jelenlegi helyi éghajlatról adhatnak számukra információt
A dendrokronológiának azonban a művészettörténészek, a középkorban végzettek, a klasszika-, az ókori és a történészek számára is van haszna, mivel szükség van bizonyos anyagok datálására, amelyeket a szakterületek kutatási projektjeik során kezelnek. Általában a fenti tudományágak bármelyikében szerzett alapdiploma elegendő a dendrokronológiából származó adatok tanulmányozásához.
Néhány megjegyzés a fákról
A fák a növényi élet mindenütt jelenlévő formája a Föld bolygón. Ők a világ tüdeje, belélegzik a szén-dioxidot és kilélegzik az oxigént, amelytől az állati élet függ. A legkülönfélébb körülmények között is élnek: mérsékelt és trópusi területeken és száraz helyeken, hegyvidéki tájaktól az Egyenlítő esőerdein át Skandinávia mérsékelt égövi hegyvidékeiig mindenütt ott vannak. A világ minden táján használják őket parkok és kertek díszítésére. A legkisebb csemetéktől az észak-amerikai óriási mamutfenyőkig minden formában és méretben előfordulnak – mondhatnánk, hogy természetesnek vesszük őket, mégis létfontosságúak ahhoz, hogy múltunk számos aspektusát megismerjük.
A fák körülbelül 380 millió évvel ezelőtt alakultak ki (2). Ezt megelőzően a fák ősei talán kissé fára hasonlítottak, de nem voltak fák a szó szoros értelmében. A valódi fák korának hajnala a fa evolúciójával a késő devon korszakban következett be. Ezt megelőzően őseiknek felismerhető faformájuk lehetett, amelyről úgy vélik, hogy egy óriási páfrányfajé, amely megkezdte a fás szár kialakulásának folyamatát. A fa segít a fejlődő fának abban, hogy idősebb korában erős maradjon, és felfelé nőjön, új ágakat képezzen, és több napfényt szívjon magába a fotoszintézis reprodukciójához. A fa, mint tudjuk, szilárd és erős anyag, amelyet hosszú élettartama és szilárdsága miatt becsülnek. Minden növekedési szezonban (jellemzően évente, de nem mindig, ezt a problémát később vizsgáljuk meg) egy új gyűrű rakódik le a fa testében. Ezt bármelyik facsonkban láthatjuk, koncentrikus gyűrűk sorozata, amelyek a szívfa körül keringenek, és a széle felé szélesednek. Természetesen a külső évgyűrűk a fa legfiatalabb éveit képviselik, és észrevehetjük, hogy nem minden évgyűrű egyforma – némelyik vékonyabb, némelyik vastagabb, némelyik világos és némelyik sötét. Ezek olyan növekedési mintázatokat képviselnek, amelyek az adott évszak vagy év körülményeit tükrözik (4), és ezeken az évgyűrűkön alapul a dendrokronológia egész tanulmányozása.
Mi a dendrokronológia?
A dendrokronológia a fák évgyűrűinek növekedését tanulmányozza, és tanulmányozásukból sokat tanulhatunk. Keltezhetjük a szerves régészeti anyagokat, és létrehozhatunk egy kronológiai nyilvántartást, amelyhez képest a leletek datálhatók (3). Sokat megtudhatunk a múltbeli éghajlatról, arról, hogy a szeszélyes, évszakokon át tartó időjárási viszonyok vagy az éghajlatváltozás időszakai hogyan befolyásolták a fák növekedését, és hogyan befolyásolhatják ez a jövőben az éghajlatunkat. A módszert 1900 körül fejlesztette ki A. E. Douglass amerikai csillagász, aki erősen érdeklődött az éghajlat tanulmányozása iránt (4). Elmélete szerint a fák évgyűrűi proxy-adatként felhasználhatók az éghajlat tanulmányozásának a korábban megengedettnél messzebbre való visszanyúlására. Igaza volt, és minél több fát adtak hozzá a feljegyzésekhez, annál nagyobb méretű adatokat lehetett extrapolálni, és annál teljesebb képet lehetett alkotni a múltbeli éghajlatról. A régészek csak az 1970-es években látták meg a fák évgyűrűinek adatai felhasználásának előnyeit a saját területükön (8), annak ellenére, hogy Douglass maga is használta módszerét számos olyan őskori észak-amerikai lelet és műemlék datálására, amelyeket korábban nem tudtak kielégítően határozott kronológiába helyezni.
A fák minden növekedési időszakban új évgyűrűt hoznak létre, amely az adott növekedési időszak időjárási viszonyait tükrözi. Önmagában egyetlen feljegyzés csak keveset mondhat el a fa növekedésének egy adott évében uralkodó környezeti feltételekről, és természetesen a fa koráról a kivágáskor, de ha több száz és több ezer évgyűrűs feljegyzést rakunk össze, sokkal többet tudunk meg. A legfontosabb, hogy – feltéve, hogy a feljegyzésekben nincsenek hézagok (és még akkor is, ha vannak rövid hézagok) – pontosan meg tudjuk mondani, hogy egy adott évgyűrű pontosan melyik évben nőtt (4). A lehetőség tehát, még e két egyszerű adatsorral is, amelyet a fák évgyűrűinek adataiból extrapolálhatunk, óriási. Ez egy pontos és megbízható kormeghatározási módszer, amely számos felhasználási lehetőséget kínál a környezettanulmányok, a régészet és minden, ami a kettő között van.
A módszer egyre erősebbé vált, és ma már több tudományágban is létfontosságú módszer. Az 1980-as évektől kezdve az Arizonai Egyetemen (6), (7) több korszakalkotó vizsgálat kezdődött a kaliforniai bristlecone fenyő és a németországi hohenheimi tölgy tanulmányozásával. E tanulmányok munkájának köszönhetően ma már 8600 éves kronológiával rendelkezünk a bristlecone fenyőre és 12 500 év körüli kronológiával a tölgyre vonatkozóan. Ez a hatalmas és átfogó adatsor alapvető fontosságú mind az európai, mind az észak-amerikai paleoklíma- és őstörténeti kutatások számára (8).
Dendrokronológia meghatározó alapelvei (3):
- Egységesség – hogy bármely egyedi évgyűrűrekordot a meglévő rekordok összességéhez lehet kalibrálni, hogy az elhelyezhető legyen a kronológiában. Ha kalibráljuk, pontosan meg kell tudnunk mondani, hogy egy adott évgyűrű melyik évben keletkezett
- Határoló tényezők – hogy bizonyos időjárási és éghajlati viszonyok hatással vannak a fák évgyűrűinek növekedésére egy adott évben vagy évszakban
- Aggregáció – A fagyűrűs rekord erőssége, hogy a helyi viszonyok eltéréseit figyelembe vesszük, és bármely fagyűrűs adatsornak szépen be kell illeszkednie a meglévő rekordba
- Ökológiai amplitúdó – Bizonyos fafajok csak bizonyos területeken nőnek. Egyesek a nedves, sós talajt kedvelik, mások a száraz, savanyú talajt; vannak preferenciák a hőmérséklet és a páratartalom tekintetében, és a legtöbbnek van egy magassági korlátja. A legjobb felvételek azok, amelyeket az adott faj által preferált terület pereméről veszünk, mert itt látjuk a legnagyobb eltéréseket a fák évgyűrűinek növekedésében
A dendrokronológiának van egy nagy hátránya, mégpedig az, hogy csak a fában lévő évgyűrűket tudjuk datálni. Ez semmit nem mond sem arról, hogy az adott fát mikor vágták ki, sem arról, hogy mikor használták (8). A múltban a jó minőségű faanyagot újra felhasználhatták (10), és a régész számára fontos, hogy az új adatokkal összevesse az egyéb feljegyzéseket. Egyes fák tanulmányozásra is jobban alkalmasak, mint mások (5).
Megjegyzések a megbízhatóságról
A fafajok igen változatosak. Ebben a cikkben azt a feltételezést tesszük, hogy a növekedés egyéves, határozott tenyészidőszakkal. A legtöbb fafaj megbízható; a tölgy a legmegbízhatóbb fafajta az évgyűrűk tekintetében – egyetlen ismert eset sem volt, amikor hiányzott volna egy éves növekedési évgyűrű. Az éger és a fenyő hírhedt arról, hogy időnként “hiányzik egy év”, ami elég zavaró anélkül is, hogy ezek a fajok néha “dupláznak”, azaz két évgyűrűvel rendelkeznek ugyanabban a növekedési évszakban (8). A nyír és a fűz egyáltalán nem használatos a növekedési ciklusuk kiszámíthatatlan jellege miatt. Az ipari forradalom óta bekövetkezett klímaváltozás óta néhány újabb dendrokronológiai adat kiszámíthatatlanná vált (9), és a magasabban fekvő területeken a fák évgyűrűinek adatai csökkentek – minden eddiginél nagyobb változékonyságot tapasztalunk (11).
A faanyag modern kezelése előtti időkben az emberek a fák kivágása után és a faanyag felhasználása előtt gyakran lecsapolták a fák nedvét. A nedv és néha a szívfa eltávolítása komolyan befolyásolhatja a fa mint kormeghatározó lelet megbízhatóságát (10).
A jó dendrokronológiai vizsgálat nagymértékben függ az ismétlődő minta hiányától. Az éghajlat változó jellege miatt elvárjuk, hogy minden egyes évnek legyen egy határozott mintázata a feljegyzésekben (9). Egyetlen mintázat sem valószínű, hogy tökéletesen megismétlődik, de mindenképpen lehetséges. Minden permutációt meg kell vizsgálni, és ha szükséges, a feljegyzést össze kell vetni ismert külső információkkal.
Rádiókarbonos kormeghatározás
A dendrokronológiai feljegyzés része az is, hogy megmérjük a famintában lévő szén mennyiségét, mert ennek a hosszú feljegyzésnek köszönhetően pontosan tudni fogjuk, hogy mikor keletkezett egy évgyűrű az élő szervezeten belül. Ez a folyamatos feljegyzés tehát létfontosságú a szerves anyagok radiokarbonos kormeghatározással történő datálásához. A radiokarbon-14 izotóp mennyiségét a műtárgyban a kalibráláshoz összehasonlítjuk a fagyűrű adatokkal, és mindig ismert korú szerves anyaggal kalibráljuk (8). A fák évgyűrűinek átfogó jellege tökéletes adatbázis, amellyel szemben kalibrálni lehet, amikor szerves anyagokat próbálunk datálni. A legtöbb rekord egyedi lesz, és ennek elméletileg abszolút dátumot kell adnia a leletre; ha azonos izotópszintet mutatnak, akkor biztonsággal következtethetünk arra, hogy azonos korúak (12). A pontos évszám meghatározása ritkán ennyire egyértelmű, ezért a dátumok tartományát választják ki, ezért a radiokarbonos dátumok mindig tartalmaznak egy hibafaktort. Például 4750BP +/-30 év.
Használatok a régészetben
Sweet Track – a “világ legrégebbi gyalogösvénye” néven ismert, ami egy különös, nem könnyelműen kiosztott cím. Minden bizonnyal ez a világ legrégebbi datálható gyalogösvénye, ha a gyalogösvényt úgy definiáljuk, mint valami mesterséges és szándékosan, egy földrajzi terület bejárása céljából létrehozott ösvényt, nem pedig mint taposásból kialakult ösvényt.
Az 1980-as évekig közismerten nehéz volt a vízzel elázott régészeti lelőhelyeket datálni, ami frusztráló volt a kutatók számára, mivel az olyan szerves anyagok, mint a fa, ritkán kerülnek olyan területekre, ahol könnyen fennmaradhatnak. Egészen addig szinte semmilyen kronológia nem létezett az angliai őskorra vonatkozóan (15, p210). A dendrokronológia óriási segítséget nyújtott ebben, és amikor a Sweet Track egy részét megtalálták a Somerset Levelsben a vízzel elázott talajban, ez reményt adott a vaskor és a korábbi időszakok kutatóinak, ami a következő évtizedekben minden bizonnyal be is vált. A Somerset Levels az őskorban az év nagy részében vízzel volt elárasztva, és csak a középkor utáni időkben vezették le, a nyomvonal pedig közel 2 km hosszan vezetett a magaslatokról az akkoriban a szinteken lévő szigetre (14). A fennmaradt kiterjedt fák némelyikéből (amelyek azért maradtak fenn, mert vizesedtek) származó évgyűrűs adatok alapján sikerült magát a pályát és a közeli településeket a befejezés idejére, i. e. 3806 körüli időpontra datálni (15, 218. o.). Ezt a dátumot a kutatók már sejtették, bár sokkal tágabb körben, mint a megerősítés előtt, de ettől kezdve a dendrokronológia alapvető eszközzé vált a régészeti maradványok datálásában.”
Használatok az éghajlatkutatásban
Az éghajlatváltozás elleni küzdelemben a múltba tekintünk, hogy kitaláljuk, milyen lehet a jövőnk. A fák évgyűrűinek tanulmányozása létfontosságú ahhoz, hogy megértsük, milyen volt a regionális és globális paleoklímánk bármikor, különösen annak fényében, hogy nincsenek más források, ahonnan ilyen információkhoz juthatnánk. A módszer az elmúlt 20 évben hatalmas fejlődésen ment keresztül. Míg a legtöbb klimatológus azt vizsgálja, hogy az ember hogyan befolyásolja az éghajlatot, addig a dendrokronológia a klímatudományban a növényzet változásaira összpontosít, amelyek az éghajlatváltozás természetes folyamataiból erednek (16 p129-130). Lehet, hogy a változás módszere más volt, de az eredmények ugyanazok, és sokat elárulhat a múltbeli növekvő szén-dioxid-szintekről. Ebben létfontosságú annak megértéséhez, hogyan fog kinézni a klímaváltozás utáni világ, különösen a fákra, és milyen hatással lesz a fák növekedésére a jövőben.
A klimatológusok számára különösen érdekes a kis jégkorszak (LIA) és a középkori melegedési időszak (MWP) néven ismert két esemény; mindkettő olyan időszak volt, amikor az észak-atlanti térségben – több száz éven át – szokatlan éghajlati viszonyok uralkodtak. Mindkettő mélyreható hatással volt Európa és Észak-Amerika keleti részének éghajlatára. Európában, ahol kevés a hosszú életű fa, ami Amerikában sokkal gyakoribb (16 p132-133), az LIA és az MWP adatai alapvető fontosságúak a modernkori éghajlatváltozás megértéséhez. Észak-Amerikában ennek éppen az ellenkezője igaz, mivel a paleoklíma-feljegyzésekben messzire visszatekintve, gyakran több ezer évre visszamenőleg, sokkal hosszabb időszakra vonatkozó adatokhoz juthatunk.
- 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
- Cook, E.R. & Kairiukstis L. A. 1990: Methods of Dendrochronology: Applications in the Environmental Sciences. 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
- Author
- Újabb bejegyzések
- Guide to Parasitology – November 19, 2018
- Deserts as Ecosystems and Why They Need Protecting – November 19, 2018
- Conservation: History and Future – September 14, 2018
Featured Article
Klimatológia: