Studier av dendrokronologi
Dendrokronologi är studiet av data från trädringarnas tillväxt. På grund av de omfattande och varierande tillämpningarna av dessa data kan specialister komma från många akademiska discipliner. Det finns inga examina i dendrokronologi eftersom metoden i sig är ganska begränsad, även om den är användbar över hela linjen. De flesta som börjar studera trädringar kommer vanligtvis från någon av flera discipliner:
- Arkeologi – för att datera material och artefakter gjorda av trä. När de används tillsammans med andra metoder kan trädringar användas för att kartlägga händelser.
- Kemister – trädringar är den metod som används för att kalibrera koldioxiddateringar.
- Klimatvetenskap – särskilt inom området paleoklimatologi där vi kan lära oss mer om miljöförhållanden i det förflutna, lokalt eller globalt, baserat på vad trädringarna berättar för oss. I förlängningen kan detta också lära oss om klimatförändringar i framtiden
- Dendrologi – som också omfattar skogsförvaltning och bevarande. Dendrologer är trädforskare och undersöker alla aspekter av träd (1). Trädens ringar kan berätta för dem om det nuvarande lokala klimatet
Tyvärr har dendrokronologin också användningsområden för konsthistoriker, medeltidsstudenter, klassiker, forn- och historiker på grund av nödvändigheten att datera en del av det material som dessa områden kommer att hantera i sina forskningsprojekt. Vanligtvis räcker det med en kandidatexamen i någon av ovanstående discipliner för att studera de data som kommer från dendrokronologin.
För att kunna studera de data som kommer från dendrokronologin
Träd är en allestädes närvarande form av växtliv på planeten jorden. De är världens lungor, de andas in koldioxid och andas ut det syre som djurlivet är beroende av. De lever också under alla möjliga förhållanden: i tempererade och tropiska områden och på torra platser, från bergslandskap till regnskogarna vid ekvatorn och de tempererade högländerna i Skandinavien, de finns överallt. De används som dekoration i parker och trädgårdar över hela världen. De finns i alla former och storlekar, från de minsta plantorna till de kolossala redwoods i Nordamerika – man skulle kunna säga att vi tar dem för givet, men de är ändå viktiga för att lära oss om många aspekter av vårt förflutna.
Träden utvecklades för cirka 380 miljoner år sedan (2). Innan dess kan trädens förfäder ha sett lite trädliknande ut, men de var inte träd i någon egentlig mening. Gryningen av de riktiga trädens tidsålder kom i och med träets utveckling i slutet av devonperioden. Innan dess skulle deras förfäder ha en igenkännbar trädform, som tros vara en gigantisk typ av ormbunke som påbörjade processen att utveckla en vedartad stam. Trä hjälper trädet att hålla sig starkt när det blir äldre och växer uppåt, bygger nya grenar och tar in mer solljus för fotosyntesens reproduktion. Trä är som vi alla vet ett solitt och starkt material som uppskattas för sin livslängd och styrka. Varje växtsäsong (vanligtvis årligen men inte alltid, vi kommer att undersöka detta problem senare) sätts en ny ring i trädkroppen. Vi kan se detta på vilken trädstump som helst, en serie koncentriska ringar som cirklar runt kärnveden och breder ut sig mot kanten. Naturligtvis representerar de yttre ringarna trädets yngsta år och du kanske märker att alla ringar inte är enhetliga – vissa är tunnare, vissa tjockare, vissa ljusa och vissa mörka. Dessa representerar tillväxtmönster som återspeglar förhållandena under säsongen eller året (4) och det är dessa ringar som hela studiet av dendrokronologi bygger på.
Vad är dendrokronologi?
Dendrokronologi är studiet av tillväxten av årsringar i träd och vi kan lära oss mycket av studiet av dem. Vi kan datera organiskt arkeologiskt material och skapa ett kronologiskt register mot vilket artefakter kan dateras (3). Det finns mycket vi kan lära oss om det tidigare klimatet, om hur väderförhållanden under en lång säsong eller perioder av klimatförändringar har påverkat trädens tillväxt och hur det kan påverka vårt klimat i framtiden. Den amerikanske astronomen A E Douglass, som hade ett starkt intresse av att studera klimatet, utvecklade metoden omkring 1900 (4). Han hade en teori om att trädringar skulle kunna användas som proxydata för att förlänga klimatstudier längre tillbaka i tiden än vad som tidigare hade varit tillåtet. Han hade rätt, och ju fler träd som lades till i registret, desto mer omfattande data kunde extrapoleras och desto mer komplett bild kunde vi skapa oss av vårt tidigare klimat. Det var inte förrän på 1970-talet som arkeologerna såg fördelarna med att använda trädringsdata inom sitt eget område (8), trots att Douglass själv hade använt sin metod för att datera många förhistoriska nordamerikanska artefakter och monument som tidigare inte på ett tillfredsställande sätt hade kunnat placeras in i en bestämd kronologi.
Under varje tillväxtsäsong skapar träden en ny ring som återspeglar väderförhållandena under den tillväxtsäsongen. En enskild registrering kan på egen hand bara berätta lite om miljöförhållandena vid tidpunkten under ett visst år av trädets tillväxt, och naturligtvis om trädets ålder vid fällningen, men när vi lägger samman hundratals och tusentals registreringar av trädringar kan de berätta mycket mer. Det viktigaste är att om man utgår från att det inte finns några luckor i registret (och även om det finns korta luckor), kan det berätta exakt vilket år en viss trädring växte (4). Potentialen är alltså enorm, även med dessa två enkla uppsättningar data som vi kan extrapolera från trädringsdata. Det är en exakt och tillförlitlig dateringsmetod med ett stort antal användningsområden inom miljöstudier, arkeologi och allt däremellan.
Metoden har gått från klarhet till klarhet och är nu en viktig metod inom flera olika discipliner. Från 1980-talet inleddes flera banbrytande studier vid University of Arizona (6), (7) där man studerade borsttallskog i Kalifornien och hohenheim-ek i Tyskland. Tack vare arbetet med dessa studier har vi nu en 8 600-årig kronologi för borsttallen och i storleksordningen 12 500-årig kronologi för eken. Denna enorma och omfattande datamängd är grundläggande för både europeiska och nordamerikanska studier av paleoklimat och förhistoria (8).
Dendrokronologins definierande principer (3):
- Enhetlighet – att varje enskild årsringsregistrering kan kalibreras mot summan av den existerande registreringen för att den ska kunna placeras i kronologin. När den är kalibrerad bör vi kunna säga exakt vilket år en viss ring skapades
- Begränsande faktorer – att vissa väder- och klimatförhållanden har en effekt på trädringstillväxten under ett visst år eller en viss säsong
- Aggregering – Styrkan med trädringsregistret är att variationer för lokala förhållanden beaktas och att varje trädringsdataset bör passa bra in i det befintliga registret
- Ökologisk amplitud – Vissa trädarter växer bara i vissa områden. Vissa gillar våt, salt jord och andra föredrar torr, sur jord; det finns preferenser för temperatur och luftfuktighet och de flesta har en höjdgräns. De bästa registreringarna är de som tas från de marginaler av marken som arten föredrar eftersom det är här vi ser de största variationerna i trädringarnas tillväxt
Det finns en stor nackdel med dendrokronologin och det är att vi bara kan datera ringarna i trädet. Detta säger ingenting om vare sig när det specifika trädet fälldes eller när det användes (8). Förr i tiden kan timmer av god kvalitet ha återanvänts (10) och för arkeologen är det viktigt att kontrollera andra register mot de nya uppgifterna. Vissa träd är också bättre än andra att studera (5).
Anmärkningar om tillförlitlighet
Trädslagen varierar mycket. I den här artikeln utgår vi från att tillväxten är årlig med en tydlig växtsäsong. De flesta trädslag är tillförlitliga; ek är det mest tillförlitliga trädslaget när det gäller årsringar – med inte ett enda känt fall där en årsring saknas. Alder och tall är kända för att ibland ”missa ett år”, vilket är tillräckligt förvirrande utan att dessa arter ibland också ”dubblerar” genom att ha två ringar under samma tillväxtsäsong (8). Björk och pil används inte alls på grund av att deras tillväxtcykel är oregelbunden. Sedan klimatförändringarna efter den industriella revolutionen har vissa av de nyare dendrokronologiska uppgifterna blivit oregelbundna (9) och på högre höjder har trädringsdata minskat – vi ser större variabilitet än någonsin tidigare (11).
I tider innan vi hade modern behandling av virke dränerade människor ofta träden på saft efter avverkning och före användning av virket. Avlägsnandet av saven, och ibland av kärnveden, kan allvarligt påverka träets tillförlitlighet som artefakt för datering (10).
En bra dendrokronologisk studie är starkt beroende av att det inte finns något upprepat mönster. Vi förväntar oss, på grund av klimatets föränderliga natur, att varje år kommer att ha ett distinkt mönster i registret (9). Det är inte troligt att något mönster upprepas perfekt, men det är absolut möjligt. Alla permutationer måste undersökas och vid behov kontrolleras registreringen mot känd extern information.
Radiokoldatering
En del av den dendrokronologiska registreringen är också att mäta mängden kol i trädprovet, på grund av denna långa registrering kommer vi att veta det exakta datumet då en trädring skapades inuti den levande organismen. Denna fortlöpande registrering är alltså avgörande för att datera organiskt material med hjälp av koldioxiddatering. Mängden radiokol-14-isotop i artefakten jämförs med trädringsdata för kalibrering, och den kalibreras alltid mot organiskt material med känd ålder (8). Den omfattande karaktären hos trädringsregistret är den perfekta databasen att kalibrera mot när vi försöker datera organiskt material. De flesta registreringar kommer att vara unika och detta bör i teorin ge ett absolut datum för artefakten; om de har en identisk nivå av isotopen kan vi med säkerhet dra slutsatsen att de är av samma ålder (12). Det är sällan så tydligt att hitta ett exakt årtal, så ett intervall av datum väljs ut, vilket innebär att koldioxiddateringar alltid har en felfaktor. 4750BP +/-30 år till exempel.
Användningar inom arkeologin
Sweet Track – den är känd som ”Världens äldsta gångväg” vilket är en märklig titel som inte ges ut lättvindigt. Det är definitivt den äldsta daterbara gångvägen i världen om vi definierar gångväg som något artificiellt och medvetet skapat i syfte att ta sig runt i ett geografiskt område, snarare än en stig som har utvecklats genom trampning.
Till och med 1980-talet var det notoriskt svårt att datera vattendränkta arkeologiska platser, vilket var frustrerande för forskarna eftersom organiskt material som trä sällan befinner sig i områden där det lätt skulle kunna överleva. Fram till denna tid fanns det nästan ingen kronologi för den förhistoriska perioden i England (15, s210). Dendrokronologin hjälpte detta enormt och när en del av Sweet Track hittades i vattenmättad jord på Somerset Levels gav det forskarna inom järnåldern och tidigare perioder hopp som under de följande decennierna verkligen förverkligades. Somerset Levels var vattenmättade större delen av året under förhistorisk tid och dränerades inte förrän efter medeltiden, och spåret löpte i nästan 2 km från hög mark till vad som då var en ö på nivåerna (14). Träkretsdata som togs från några av de överlevande omfattande träden (som överlevde eftersom de var vattenmättade) lyckades effektivt datera själva banan och bosättningarna i närheten till omkring 3806 f.Kr. vid tiden för färdigställandet (15, s218). Detta var ett datum som forskarna misstänkte, om än i mycket större utsträckning än innan det bekräftades, men från och med den tidpunkten blev dendrokronologin ett grundläggande verktyg för att datera arkeologiska lämningar.
Användningsområden inom klimatstudier
I kampen mot klimatförändringarna är det till det förflutna som vi vänder blicken för att räkna ut hur vår framtid kan se ut. Studiet av trädringsdata är avgörande för att förstå hur vårt regionala och globala paleoklimat såg ut vid varje tidpunkt, särskilt mot bakgrund av bristen på andra källor där vi skulle kunna få sådan information. Metoden har genomgått enorma förbättringar under de senaste 20 åren. Medan de flesta klimatologer tittar på hur människan påverkar klimatet är dendrokronologin för klimatvetenskapen inriktad på de förändringar i vegetationen som är resultatet av de naturliga processerna av klimatförändringar (16 s. 129-130). Förändringsmetoden kan ha varit annorlunda, men resultaten är desamma och kan berätta mycket om ökande kolnivåer i det förflutna. I detta sammanhang är det viktigt att förstå hur en värld efter klimatförändringarna kommer att se ut, särskilt när det gäller träd och effekterna på trädens tillväxt i framtiden.
Av särskilt intresse för klimatologer är de två händelser som kallas Lilla istiden (LIA) och Medeltidens uppvärmningsperiod (MWP); båda var perioder under vilka det nordatlantiska området – under flera hundra år – upplevde ovanliga klimatförhållanden. De hade båda en djupgående effekt på klimatet i Europa och östra Nordamerika. I Europa, där det är ont om de långlivade träd som är mycket vanligare i Amerika (16 s. 132-133), är data från LIA och MWP grundläggande för att förstå den moderna klimatförändringen. I Nordamerika är det tvärtom, eftersom vi kan titta långt bakåt i tiden i paläoklimatregistret, som ofta är tusentals år gammalt, för att få fram uppgifter om en mycket längre period.
- 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
- Kok, E.R. & Kairiukstis L. A. 1990: Methods of Dendrochronology: Tillämpningar inom miljövetenskaperna. 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
- Recent Posts
- Guide to Parasitology – November 19, 2018
- Öknar som ekosystem och varför de behöver skyddas – November 19, 2018
- Conservation: History and Future – September 14, 2018
Featured Article
Klimatologi: Klimatologi: Vetenskapen om globala vädersystem på lång sikt