Studying Dendrochronology
Dendrochronologie is de studie van gegevens uit de groei van boomringen. Door de vele en uiteenlopende toepassingen van deze gegevens kunnen specialisten uit vele academische disciplines afkomstig zijn. Er zijn geen diploma’s in dendrochronologie omdat, hoewel het nuttig is over de hele linie, de methode zelf vrij beperkt is. De meeste mensen die boomringen bestuderen, komen uit een van de volgende disciplines:
- Archeologie – met het oog op de datering van materialen en artefacten uit hout. In combinatie met andere methoden kunnen boomringen worden gebruikt om gebeurtenissen in kaart te brengen.
- Chemici – boomringen zijn de methode waarmee koolstofdatering wordt gekalibreerd.
- Klimaatwetenschap – met name op het gebied van paleoklimatologie, waar we meer te weten kunnen komen over de milieuomstandigheden in het verleden, plaatselijk of wereldwijd, op basis van wat de boomringen ons vertellen. Bij uitbreiding kan dit ons ook iets leren over klimaatverandering in de toekomst
- Dendrologie – waartoe ook bosbeheer en -behoud behoren. Dendrologen zijn boomwetenschappers en onderzoeken alle aspecten van bomen (1). Boomringen kunnen hen iets vertellen over het huidige plaatselijke klimaat
Dendrochronologie heeft ook toepassingen voor kunsthistorici, afgestudeerden in middeleeuwse studies, classicisten, oudheidkundigen en historici vanwege de noodzaak om een deel van het materiaal te dateren dat zij in hun onderzoeksprojecten zullen behandelen. Gewoonlijk volstaat een bachelordiploma in een van de bovengenoemde disciplines om de gegevens te bestuderen die uit de dendrochronologie komen.
Een paar notities over bomen
Bomen zijn een alomtegenwoordige vorm van plantaardig leven op de planeet Aarde. Ze zijn de longen van de wereld, ademen kooldioxide in en ademen de zuurstof uit waarvan het dierlijke leven afhankelijk is. Ze leven ook in allerlei omstandigheden: in gematigde en tropische gebieden en in dorre streken, van berglandschappen tot de regenwouden aan de evenaar en de gematigde hooglanden van Scandinavië, ze zijn overal. Ze worden gebruikt als decoratie in parken en tuinen over de hele wereld. Ze zijn er in alle vormen en maten, van de kleinste jonge boompjes tot de kolossale sequoia’s van Noord-Amerika – men zou kunnen zeggen dat we ze als vanzelfsprekend beschouwen, maar toch zijn ze van vitaal belang om ons iets te leren over vele aspecten van ons verleden.
Bomen ontwikkelden zich ongeveer 380 miljoen jaar geleden (2). Vóór die tijd zagen de voorouders van bomen er misschien enigszins boomachtig uit, maar het waren geen bomen in de eigenlijke zin van het woord. Het begin van het tijdperk van de echte bomen kwam met de evolutie van hout in het late Devoon. Daarvóór hadden hun voorouders een herkenbare boomvorm, vermoedelijk die van een reusachtige varensoort die aan de ontwikkeling van een houtachtige stam begon. Hout helpt de zich ontwikkelende boom sterk te blijven naarmate hij ouder wordt en omhoog groeit, nieuwe takken opbouwt en meer zonlicht opneemt voor de voortplanting door middel van fotosynthese. Hout is een stevig en sterk materiaal, zoals we allemaal weten, dat gewaardeerd wordt om zijn lange levensduur en sterkte. Elk groeiseizoen (meestal jaarlijks, maar niet altijd, we zullen dit probleem later onderzoeken) wordt een nieuwe ring in het lichaam van de boom aangebracht. We kunnen dit zien in elke boomstronk, een reeks concentrische ringen die het kernhout omcirkelen en uitwaaieren naar de rand. Natuurlijk vertegenwoordigen de buitenste ringen de jongste jaren van de boom en het kan u opvallen dat niet alle ringen gelijk zijn – sommige zijn dunner, andere dikker, sommige licht en sommige donker. Dit zijn groeipatronen die de omstandigheden van het seizoen of het jaar weerspiegelen (4) en het zijn deze ringen waarop de hele studie van de dendrochronologie is gebaseerd.
Wat is dendrochronologie?
Dendrochronologie is de studie van de groei van boomringen en we kunnen veel leren van hun studie. Wij kunnen organisch archeologisch materiaal dateren en een chronologisch register aanleggen aan de hand waarvan artefacten kunnen worden gedateerd (3). Wij kunnen veel leren over het klimaat in het verleden, hoe grillige seizoensgebonden weersomstandigheden of perioden van klimaatverandering de groei van bomen hebben beïnvloed en hoe dit in de toekomst ons klimaat kan beïnvloeden. De Amerikaanse astronoom A.E. Douglass, die veel belangstelling had voor het bestuderen van het klimaat, ontwikkelde de methode rond 1900 (4). Hij theoretiseerde dat boomringen als proxy-gegevens konden worden gebruikt om het onderzoek van het klimaat verder terug te voeren dan tot dan toe mogelijk was geweest. Hij had gelijk en hoe meer bomen aan de gegevens werden toegevoegd, hoe groter de omvang van de gegevens kon worden geëxtrapoleerd en hoe vollediger het beeld werd dat wij van het klimaat in het verleden konden krijgen. Pas in de jaren 1970 zagen archeologen de voordelen in van het gebruik van boomringgegevens in hun eigen vakgebied (8), ook al had Douglass zelf zijn methode gebruikt om veel prehistorische Noord-Amerikaanse artefacten en monumenten te dateren die voordien niet op bevredigende wijze in een definitieve chronologie waren ondergebracht.
In elk groeiseizoen maken bomen een nieuwe ring die de weersomstandigheden van dat groeiseizoen weerspiegelt. Op zichzelf kan een enkele boomring ons slechts weinig vertellen over de milieuomstandigheden in een bepaald jaar van de groei van de boom, en natuurlijk over de leeftijd van de boom bij het vellen, maar wanneer we honderden en duizenden boomringrecords bij elkaar voegen, kan dat ons veel meer vertellen. Het belangrijkste is dat, als er geen gaten in de gegevens zitten (en zelfs als er korte gaten zitten), het ons het precieze jaar kan vertellen waarin een bepaalde boomring is gegroeid (4). Zelfs met deze twee eenvoudige reeksen van gegevens die wij uit de boomringgegevens kunnen extrapoleren, zijn de mogelijkheden dus enorm. Het is een nauwkeurige en betrouwbare dateringsmethode met een groot aantal toepassingen in milieustudies, archeologie en alles daartussenin.
De methode heeft zich in de loop der tijd steeds verder ontwikkeld en is nu een onmisbare methode in verschillende disciplines. Vanaf de jaren 1980, verschillende baanbrekende studies begonnen aan de Universiteit van Arizona (6), (7) het bestuderen van de bristlecone pine van Californië en hohenheim eik in Duitsland. Dankzij het werk van deze studies beschikken we nu over een chronologie van 8.600 jaar voor de borstelkegeldennen en van ongeveer 12.500 jaar voor de eiken. Deze enorme en uitgebreide gegevensverzameling is van fundamenteel belang voor zowel Europese als Noord-Amerikaanse studies van het paleoklimaat en de prehistorie (8).
Dendrochronologie Definiërende beginselen (3):
- Uniformiteit – dat elke afzonderlijke boomringregistratie kan worden gekalibreerd ten opzichte van het totaal van de bestaande registraties, zodat zij in de chronologie kan worden geplaatst. Wanneer een ring gekalibreerd is, moeten we precies kunnen zeggen in welk jaar een bepaalde ring is ontstaan
- Beperkende factoren – dat bepaalde weers- en klimaatomstandigheden een effect hebben op de groei van de boomring in een bepaald jaar of seizoen
- Samenvoeging – De kracht van de boomringregistratie is dat rekening wordt gehouden met variaties voor plaatselijke omstandigheden en dat elke set boomringgegevens mooi zou moeten passen in het bestaande record
- Ecologische amplitude – Bepaalde boomsoorten groeien alleen in bepaalde gebieden. Sommige houden van natte, zoute grond en andere van droge, zure grond; er zijn voorkeuren voor temperatuur en vochtigheid en de meeste hebben een hoogtegrens. De beste gegevens zijn die uit de randen van het land waar de soorten de voorkeur aan geven, want hier zien we de meeste variaties in de groei van de boomringen
Er is één groot nadeel aan dendrochronologie en dat is dat we alleen de ringen in de boom kunnen dateren. Dit zegt niets over het tijdstip waarop de boom werd geveld, noch over de datum waarop hij werd gebruikt (8). In het verleden kan hout van goede kwaliteit hergebruikt zijn (10) en voor de archeoloog is het belangrijk om andere gegevens te toetsen aan de nieuwe gegevens. Sommige bomen zijn ook beter dan andere om te bestuderen (5).
Noten over betrouwbaarheid
Boom soorten variëren sterk. In dit artikel gaan we uit van een jaarlijkse groei met een duidelijk groeiseizoen. De meeste boomsoorten zijn betrouwbaar; eik is de meest betrouwbare boomsoort voor jaarringen – er is geen enkel geval bekend van een ontbrekende jaarring. Elzen en dennen staan erom bekend dat zij af en toe “een jaar missen”, wat al verwarrend genoeg is zonder het feit dat deze soorten soms ook “dubbelringen” hebben, door twee ringen in hetzelfde groeiseizoen te hebben (8). Berken en wilgen worden in het geheel niet gebruikt vanwege de grillige aard van hun groeicyclus. Sinds de veranderingen in het klimaat sinds de industriële revolutie zijn sommige van de meer recente dendrochronologische gegevens onregelmatig geworden (9) en in hoger gelegen gebieden zijn de boomringgegevens afgenomen – we zien meer variabiliteit dan ooit tevoren (11).
In tijden voordat we moderne houtbehandeling hadden, ontwaterden mensen vaak bomen van sap na het kappen en vóór gebruik van het hout. Het verwijderen van het sap, en soms ook van het kernhout, kan de betrouwbaarheid van het hout als artefact voor datering ernstig aantasten (10).
Een goede dendrochronologische studie is sterk afhankelijk van het ontbreken van een zich herhalend patroon. We verwachten, als gevolg van de veranderende aard van het klimaat, dat elk jaar een duidelijk patroon in het verslag zal hebben (9). Het is onwaarschijnlijk dat een patroon perfect wordt herhaald, maar het is zeker mogelijk. Alle permutaties moeten worden onderzocht en zo nodig moet het verslag worden getoetst aan bekende externe informatie.
Radiokoolstofdatering
Een deel van het dendrochronologisch verslag is ook het meten van de hoeveelheid koolstof in het boommonster, omdat we door deze langdurige registratie de exacte datum zullen kennen waarop een boomring in het levende organisme werd gevormd. Dit doorlopende verslag is dus van vitaal belang voor de datering van organisch materiaal met behulp van koolstofdatering. De hoeveelheid koolstof-14 isotoop in het artefact wordt vergeleken met boomringgegevens voor kalibratie, en het wordt altijd gekalibreerd met organisch materiaal van bekende ouderdom (8). De boomringgegevens zijn zo uitgebreid dat ze een perfecte databank vormen voor de ijking van organisch materiaal. De meeste gegevens zijn uniek en dit zou, in theorie, een absolute datering van het artefact moeten opleveren; als de isotoopconcentratie identiek is, kunnen we veilig concluderen dat ze dezelfde leeftijd hebben (12). Het vinden van een precies jaartal is zelden zo eenduidig, zodat een reeks dateringen wordt gekozen, vandaar dat radiokoolstofdata altijd met een foutfactor worden geleverd. 4750BP +/-30 jaar bijvoorbeeld.
Gebruik in de archeologie
Sweet Track – het staat bekend als “Het Oudste Voetpad ter Wereld” wat een merkwaardige titel is die niet lichtvaardig wordt gegeven. Het is zeker het oudste dateerbare voetpad ter wereld, als we voetpad definiëren als iets kunstmatigs en doelbewust tot stand gebracht om in een geografisch gebied rond te lopen, eerder dan een pad dat is ontstaan door vertrapping.
Tot in de jaren 1980 was het notoir moeilijk om archeologische sites in water te dateren, wat frustrerend was voor onderzoekers omdat organisch materiaal zoals hout zich zelden bevindt in gebieden waar het gemakkelijk zou kunnen overleven. Tot die tijd was er bijna geen chronologie voor de prehistorische periode in Engeland (15, p210). Dendrochronologie hielp hier enorm bij en toen een deel van de Sweet Track werd gevonden in ondergelopen grond op de Somerset Levels, gaf dit onderzoekers naar de IJzertijd en vroegere perioden hoop die in de daaropvolgende decennia zeker bewaarheid werd. De Somerset Levels waren in de prehistorie het grootste deel van het jaar drassig en werden pas in de post-middeleeuwse periode drooggelegd, en het spoor liep bijna 2 km van hoge grond naar wat toen een eiland op de niveaus was (14). De boomringgegevens van enkele van de overgebleven extensieve houtblokken (die overleefden omdat ze onder water stonden) slaagden erin het spoor zelf en de nederzettingen in de buurt effectief te dateren op ongeveer 3806 v. Chr. op het moment van voltooiing (15, p218). Dit was een datum die onderzoekers vermoedden, zij het veel ruimer dan voor de bevestiging, maar vanaf dat moment werd dendrochronologie een fundamenteel instrument bij het dateren van archeologische overblijfselen.
Toepassingen in klimaatstudies
In de strijd tegen klimaatverandering kijken we naar het verleden om uit te werken hoe onze toekomst eruit zou kunnen zien. De studie van boomringgegevens is van vitaal belang om te begrijpen hoe ons regionale en mondiale paleoklimaat er op een bepaald moment uitzag, vooral gezien het gebrek aan andere bronnen waar we dergelijke informatie zouden kunnen krijgen. De methode heeft de laatste 20 jaar een enorme verbetering ondergaan. Terwijl de meeste klimatologen kijken naar de wijze waarop de mens het klimaat beïnvloedt, richt de dendrochronologie voor de klimaatwetenschap zich op de veranderingen in de vegetatie die het gevolg zijn van de natuurlijke processen van klimaatverandering (16 p129-130). De wijze van verandering kan verschillend zijn geweest, maar de resultaten zijn dezelfde en kunnen ons veel vertellen over de toename van het koolstofgehalte in het verleden. Het is dan ook van vitaal belang om te begrijpen hoe een wereld er na de klimaatverandering uit zal zien, met name voor bomen, en wat de gevolgen voor de groei van bomen in de toekomst zullen zijn.
Van bijzonder belang voor klimatologen zijn de twee gebeurtenissen die bekend staan als de Kleine IJstijd (LIA) en de Middeleeuwse Verwarmingsperiode (MWP); beide waren perioden waarin het Noord-Atlantische gebied – gedurende enkele honderden jaren – ongewone klimaatomstandigheden kende. Zij hadden beide een ingrijpend effect op het klimaat van Europa en het oosten van Noord-Amerika. In Europa, waar de langlevende bomen die in Amerika veel talrijker zijn, schaars zijn (16 blz. 132-133), zijn de gegevens van de LIA en MWP van fundamenteel belang om de moderne klimaatverandering te begrijpen. In Noord-Amerika is het omgekeerde het geval, omdat we ver terug kunnen kijken in de paleoklimaatgegevens, die vaak in de duizenden jaren lopen, voor gegevens over een veel langere periode.
- 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: Methoden voor dendrochronologie: 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
- Auteur
- Recente berichten
- Gids voor Parasitologie – 19 november 2018
- Woestijnen als ecosystemen en waarom ze beschermd moeten worden – 19 november 2018
- Behoud: History and Future – September 14, 2018
Featured Article
Climatology: The Science of Global Weather Systems over the Long Term