Де́ндрохроноло́гия (от др.-греч. δένδρον — дерево, χρόνος — время, λόγος — слово, учение) — научная дисциплина о методах датирования событий, природных явлений, археологических находок и древних предметов, основанная на исследовании годичных колец древесины.
Используется для датирования деревянных предметов и фрагментов древесных стволов (например, в постройках), а также в биологии — при изучении биологических изменений за последние тысячелетия.
Существует направление в дендрохронологии — дендроклиматология, занимающаяся изучением закономерностей сложения годичных слоев древесных пород для установления климата в прошлые геологические эпохи. События Мияки позволяют точно привязать некоторые срезы дерева ко времени[1].
Цели исследований
правитьОсновными целями дендрохронологических и дендроклиматических исследований являются:
- выявление значимых взаимосвязей между факторами климатической природы и годичным приростом древесных растений;
- надежная количественная оценка климатических изменений на основе длительных календарно-датированных древесно-кольцевых хронологий;
- краткосрочный прогноз климатических изменений в будущее[2].
Деревья, произрастающие в климатических зонах с сезонным климатом, летом и зимой растут неодинаково: основной рост происходит летом, зимой же рост сильно замедлен. Различие условий приводит к тому, что древесина, нарастающая зимой и летом, отличается своими характеристиками, в том числе плотностью и цветом. Визуально это проявляется в том, что древесный ствол на поперечном распиле имеет чётко видимую структуру в виде набора концентрических колец. Каждое кольцо соответствует одному году жизни дерева («зимний» слой тоньше и визуально просто отделяет одно «летнее» кольцо от другого). Общеизвестным является способ определения возраста спиленного дерева путём подсчёта числа годичных колец на распиле.
В дендроклиматических исследованиях наиболее часто анализируется прирост деревьев, характеризующийся шириной годичного кольца[3]. В зависимости от множества факторов, действовавших в летний период (продолжительность сезона, температурный режим, количество осадков и прочее) ширина годичных колец в разные годы жизни дерева различна, при этом ширина годичных колец, нарастающих в один и тот же год у деревьев одной породы, произрастающих в одной местности, примерно одинакова. Различия в ширине колец в разные годы достаточно значительны. Если для деревьев, произраставших в одной местности в одно время, построить графики изменения ширины годичных колец по годам, то эти графики будут достаточно близки, а для деревьев, произраставших в разное время, они не совпадут (в силу случайности действия климатических факторов точное совпадение последовательности ширины колец за достаточно длительные периоды крайне маловероятно).
Сопоставление последовательности годичных колец, сохранившихся в деревянном предмете, и образцов, датировка которых известна, позволяет выбрать образец с совпадающим набором годичных колец и, таким образом, определить, в какой период было спилено дерево, из которого изготовлен предмет. Такое сопоставление и есть, собственно, дендрохронологическое датирование.
При необходимости могут использоваться и другие характеристики структуры годичных колец, например:
- размер клеток древесины;
- толщина клеточной стенки;
- максимальная плотность древесины[3].
Особый интерес представляют повреждения нормальной анатомической структуры годичных колец живых и полуископаемых деревьев:
- морозобойные кольца;
- ложные кольца;
- светлые кольца;
- выпадающие кольца.
Типичное морозобойное кольцо состоит из трех зон: зоны деформированных (искривленных) трахеид, слоя аморфного вещества, состоящего из разрушенных клеток и образующейся затем зоны ненормальных по форме и величине трахеид. Иногда оно выглядит лишь как изменение направления радиального роста одного или нескольких рядов трахеид, при более сильном повреждении за ними следуют ряды поврежденных (смятых) клеток и затем ряды восстанавливающихся трахеид с измененным направлением роста.
Ложное кольцо (флуктуация плотности древесины) представляет собой слой более темных клеток в пределах годичного кольца, который отличается от соседних слоев по форме и размеру клеток, а также по толщине клеточной стенки.
Светлое кольцо содержит клетки поздней древесины с более тонкими стенками по сравнению с нормальными клетками.
Выпадающее кольцо является отсутствием прироста древесины на измеряемом спиле в какой-либо год[4].
Виды древесно-кольцевых хронологий
править№ | Виды древесно-кольцевых хронологий | Объекты наблюдений |
---|---|---|
1. | Индивидуальная хронология (по одному радиусу) | Отдельный ствол, ветвь или корень |
2. | Индивидуальная усреднённая хронология первого порядка (по двум или более радиусам) | Отдельный ствол, ветвь или корень |
3. | Индивидуальная усреднённая хронология второго порядка (по двум и более стволам, ветвям, корням) | Совокупность стволов, ветвей или корней у отдельного одноствольного или многоствольного дерева |
4. | Обобщённая хронология первого порядка | Совокупность деревьев одного вида, произрастающих в пределах однородного по условиям местообитания участка (или выдела) |
5. | Обобщённая хронология второго порядка | Совокупность деревьев одного вида, произрастающих в одном типе условий местообитания, но на разных участках, удалённых друг от друга не более чем на 10 км |
6. | Генерализованная хронология первого порядка | Совокупность деревьев одного вида, произрастающих в одном типе условий местообитания, но на разных участках, удалённых друг от друга более чем на 10 км |
7. | Генерализованная хронология второго порядка | Совокупность деревьев одного вида, произрастающих в различных типах условий местообитания |
8. | Генерализованная хронология третьего порядка | Совокупность деревьев близкородственных и сходных по экологии видов, произрастающих как в одном, так и в различных типах условий местообитания[5]. |
Построение древесно-кольцевых хронологий
правитьВ процессе построения древесно-кольцевых хронологий последовательно:
- проводится предварительная датировка и маркировка колец.
- выполняется окончательная датировка колец.
- осуществляется продление древесно-кольцевых хронологий[6].
Предварительная датировка и маркировка колец выполняется для каждого отдельного древесного среза. При её выполнении датируют и учитывают лишь видимые кольца. При проведении этой операции возможны ошибки в датировке в связи с наличием в образцах древесины выпавших и ложных колец[7].
При окончательной датировке колец используют т. н. метод перекрёстной датировки — это сравнение рисунков колец у различных деревьев и поиск точных мест, где найдено соответствие в характере изменчивости показателей радиального прироста между рассматриваемыми образцами. Метод позволяет выявить нарушение синхронности в пределах отдельных временных интервалов и, тем самым, выявить точное положение выпавших, ложных, пропущенных и лишних колец в отдельных древесных срезах. Требует наличия достаточного количества различных образцов с участка. Результатом окончательной датировки колец является древесно-кольцевая хронология живых деревьев участка[8].
Важнейшими условиями для продления хронологии за пределы возраста наиболее старых живых деревьев являются наличие не менее 5-7 образцов для каждого года и наличие перекрытия между сравниваемыми хронологиями длительностью не менее 50-70 лет. На первом этапе работы обычно строятся т. н. плавающие хронологии длительностью 300—500 лет, каждая из которых представлена некоторым количеством индивидуальных хронологий, которые датированы относительно друг друга, но не привязаны к календарной шкале. На заключительном этапе работы производится продление как абсолютной, так и плавающих хронологий, их соединение друг с другом и построение длительной абсолютной хронологии[9].
К настоящему времени построено несколько длительных абсолютных непрерывных древесно-кольцевых хронологий:
- Первая длительная хронология была построена по сосне остистой, произрастающей на верхней границе леса в горах Юго-Запада США (8,7 тыс.лет), всего на западе США построено около десятка хронологий длительностью более 3 тыс.лет.
- Имеется несколько длительных хронологий для Южного полушания.
- На основе использования стволов древней древесины дуба построены длительные хронологии для южных районов Германии (более 9,9 тыс. лет), северных районов Германии (более 9,2 тыс.лет) и северной Ирландии (более 7,3 тыс.лет).
- По сосне обыкновенной для севера Скандинавии (более 2,1 тыс. лет).
- По лиственнице для субарктической зоны России: для полярного Урала (более 1,2 тыс. лет), полуострова Ямал (7 тыс. лет), полуострова Таймыр (2,6 тыс. лет) и низовьев реки Индигарки (2,5 тыс. лет)[10].
- Район Великого Новгорода (1,2 тыс. лет)[источник не указан 2026 дней].
Проблемы дендрохронологии
правитьПолная информация, содержащаяся в характеристиках годичного кольца деревьев, не может быть извлечена корректно на базе существующих в дендроклиматологии и дендрохронологии математико-статистических подходов[11].
Несмотря на различные статистические подходы к моделированию, особенности прироста древесных растений на интервалах времени за пределами калибровочного периода не могут быть также хорошо смоделированы, как и на калибровочных интервалах[12].
Расхождение прироста и хода летних температур
правитьПространственный анализ длительных древесно-кольцевых хронологий в средних и высоких широтах Северного полушария выявил расхождения в ходе увеличения температуры и реального прироста древесных растений после 1960-х годов для некоторых регионов, в которых температура выступает основным лимитирующим рост фактором. Это расхождение в литературе получило название «проблемы дивергенции (расхождения)» прироста древесных растений и хода летних температур. Понимание этой проблемы и ее решение чрезвычайно важно при построении адекватных статистических моделей реконструкции климатических переменных по дендрохронологическим данным. По сути, эта проблема ставит под сомнение реальность температурных оценок в прошлом (температурных реконструкций) по дендрохронологическим данным на базе выявленных корреляционных взаимосвязей в настоящем[13].
Возможной причиной возникновения дивергенции может являться температурно-зависимый стресс древесных растений на засуху, особенно ярко выраженный для быстро растущих деревьев[14].
Другой гипотезой возникновения проблемы дивергенции является снижение прироста древесных растений при достижении температурой физиологического порога, лимитирующего рост[14].
Также была выявлена связь между снижением чувствительности древесных растений и положительным трендом зимних осадков[14].
В некоторых случаях, проблема дивергенции может возникать из-за систематической ошибки аппроксимации возрастных трендов «молодых» и «старых» деревьев одной и той же кривой, которая возникает при использовании определенных методов стандартизации[11].
Проблемы стандартизации
правитьДревесно-кольцевые хронологии, несмотря на ряд хороших свойств, обладают нестационарностью, которая является результатом воздействия на ширину годичного кольца большого количества факторов случайной природы[15].
Для избавления от этих возмущений в дендрохронологии используется процедура стандартизации, которая заключается в:
- удалении трендов неклиматической природы;
- индексации исходных индивидуальных рядов;
- усреднении[15].
Большинство методов оценки трендов неклиматической природы могут искажать индексные значения дендрохронологических рядов[16].
Однозначного ответа на вопрос «Какой метод стандартизации дендрохронологических рядов является наиболее предпочтительным?» не существует[17].
Недостатки дендрохронологических методов
правитьПомимо ряда очевидных достоинств, дендрохронологические методы имеют и недостатки. В частности:
- Невозможность точной датировки годичных колец и надёжной реконструкции параметров внешней среды в случае использования древесно-кольцевой информации, полученной с одного или небольшого числа деревьев.
- Различия в реакции прироста деревьев на разных этапах онтогенеза на одни и те же факторы внешней среды и в случае быстрого и резкого изменения климатических и почвенно-грунтовых условий[18].
Проблема выбора образцов
правитьВ зависимости от цели и задач исследования, обязателен тщательный выбор района, типа условий местообитания, древостоя, вида древесного растения и модельных деревьев, в древесно-кольцевых хронологиях которых содержится необходимая для исследователя информация.
Если образцы древесины собраны без учёта этих условий, то использование даже самых изощрённых методов анализа собранного материала не приведёт к получению ожидаемых результатов[19].
Другие достижения дендрохронологии
править- Установлена статистическая связь между приростом древесных растений и динамикой содержания озона в верхних слоях атмосферы[20].
- Установлено, что перед XX веком, существует только один период потепления, присущий существенной части регионов — это несколько десятилетий на рубеже первого и второго тысячелетий нашей эры[21].
- Выявлено, что величина средневекового потепления в северной Евразии является не сопоставимой с современностью[22].
Выявляются и более тонкие зависимости, например:
- Выявлена отрицательная взаимосвязь между согласованностью в приросте древесных растений и температурой (ухудшение условий роста (общее понижение температур) приводит к увеличению согласованности в приросте древесных растений)[23].
Использование
правитьДендрохронологический метод подходит для датирования древесных стволов и их фрагментов, а также изделий из дерева, если они сохранили достаточно большое количество годичных колец от исходного материала. Сам способ датирования принципиально достаточно прост: для датируемого предмета строится график толщин по тем слоям, которые в нём сохранились, этот график сопоставляется с дендрохронологической шкалой соответствующей породы дерева из той местности, откуда происходит предмет, и, если на шкале находится сопоставимая последовательность толщин годичных колец, делается вывод о том, что исследуемый предмет был изготовлен в соответствующий этому совпадению период времени. При достаточно большом количестве сохранившихся в предмете годичных колец совпадение может быть единственным; в более сложных случаях совпадений может оказаться несколько, и тогда для уточнения датирования применяются другие методы.
Знание технологических процессов подготовки деревянных панелей и дендрохронологический анализ позволяют датировать картины немецких и нидерландских художников XV—XVI веков: Кунихолм показал, что хранящийся в Лувре портрет девушки Дюрера, обычно датируемый около 1520 года, вряд ли был создан до 1523 года[24]. Более того, вариант триптиха Мирафлорес, приписываемый Рогиру ван дер Вейдену, из коллекции музея Метрополитен, не мог быть создан ранее 1492 года, то есть через двадцать восемь лет после смерти художника[25].
См. также
правитьПримечания
править- ↑ Древних цивилизаций не было? Василий Новиков. Ученые против мифов 11-6. Отметка времени: 15:15. Дата обращения: 19 января 2021.
- ↑ ШТП, 2015, с. 9.
- ↑ 1 2 ШТП, 2015, с. 10.
- ↑ Р. М. Хантемиров, Л. А. Горланова, А. Ю. Сурков, С. Г. Шиятов ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ СОБЫТИЯ НА ЯМАЛЕ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 4100 ЛЕТ ПО ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИМ ДАННЫМ в: ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2011, № 2, с. 89-102; с.90-91 http://elibrary.ru/item.asp?id=16523217
- ↑ Шиятов, 2000, с. 16—17.
- ↑ Шиятов, 2000, с. 41—48.
- ↑ Шиятов, 2000, с. 41.
- ↑ Шиятов, 2000, с. 42—46.
- ↑ Шиятов, 2000, с. 48.
- ↑ Шиятов, 2000, с. 50.
- ↑ 1 2 ШТП, 2015, с. 13.
- ↑ ШТП, 2015, с. 65.
- ↑ ШТП, 2015, с. 11—12.
- ↑ 1 2 3 ШТП, 2015, с. 12.
- ↑ 1 2 ШТП, 2015, с. 22.
- ↑ ШТП, 2015, с. 25.
- ↑ ШТП, 2015, с. 29.
- ↑ Шиятов, 2000, с. 21.
- ↑ Шиятов, 2000, с. 25.
- ↑ ШТП, 2015, с. 193.
- ↑ ШТП, 2016, с. 98.
- ↑ ШТП, 2016, с. 108.
- ↑ ШТП, 2016, с. 77.
- ↑ Peter Ian Kuniholm «Dendrochronology (Tree-Ring Dating) of Panel Paintings» . Дата обращения: 1 июня 2010. Архивировано 9 мая 2007 года.
- ↑ Bernhard Ridderbos, Henk van Veen, Anne van Buren, Henk Th. van Veen. Early Netherlandish paintings: rediscovery, reception, and research. — Амстердам: Amsterdam University Press, 2005. — С. 298. — 481 с. — ISBN 9789053566145.
Литература
править- Колчин Б. А., Черных Н. Б. Дендрохронология Восточной Европы: (Абсолютные дендрохронологические шкалы с 788 г. по 1970 г.) / Отв. ред. д-р ист. наук В. В. Седов; Институт археологии АН СССР. — М.: Наука, 1977. — 128 с. — 1450 экз. Архивировано 13 июля 2012 года. (обл.)
- Ильчуков С. В. Обработка древесных срезов и кернов для проявления годичных колец // Лесное хозяйство. 1997. № 6. C. 26-27.
- Багинский В. Ф. Опыт определения возраста древостоя при проведении лесоводственных исследований // Проблемы лесоведения и лесоводства / Нац. акад. наук Беларуси. Ин-т леса, 2002; Вып. 55. С. 161—168.
- Ермаков А. Л., Маслов А. А. (Институт лесоведения РАН, Москва, РФ) Методы отбора образцов и обработки срезов для подсчёта годичных колец подроста // Леса России в XXI веке: Материалы шестой международной научно-технической интернет-конференции. Март 2011 г. (недоступная ссылка) / Под ред. авторов; Министерство образования и науки Российской Федерации, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С. М. Кирова». — Санкт-Петербург, 2011. — С. 80-83. — 294 с. — ISBN 978-5-9239-0366-9.
- Карпухин А. А. Проблемы интерпретации серий дендрохронологических датировок при определении дат строительства археологических и архитектурных конструкций // Краткие сообщения Института археологии. — М.: ИА РАН, 2024. — Вып. 274. — С. 42—54.
- Кирдянов А. В. Сравнительный анализ роста и структуры годичных колец хвойных в лесотундре, в северной и средней тайге Средней Сибири : автореферат дис. … кандидата биологических наук : 03.00.16 / Ин-т леса им. В. Н. Сукачева СО РАН. — Красноярск, 1999. — 23 с. Архивная копия от 7 января 2017 на Wayback Machine
- Пальчиков С. Б., Румянцев Д. Е. Современное оборудование для дендрохронологических исследований Архивная копия от 2 февраля 2017 на Wayback Machine // Лесной вестник. 2010. № 3. С. 46-50.[1]
- В.В. Шишов, И.И. Тычков, М.И. Попкова. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ДЕНДРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ДАННЫХ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ТЕРРИТОРИИ СИБИРИ. — Красноярск: ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», 2015. — (210).
- Шишов В.В., Попкова М.И., Тычков И.И. Нелинейное оценивание дендроклиматических данных и его применение для территории Сибири. — ООО РПБ «Амальгама». — Красноярск, 2016. — 128 с.
- С.Г Шиятов и др. Основы дендрохонологии. Сбор и получение древено-кольцевой информации.. — Красноярск: КрасГУ, 2000. — 80 с.
Ссылки
править- Публикации по дендрохронологии на сайте Археология.ру
- Ultimate Tree-Ring Web Pages (en) Архивная копия от 7 августа 2013 на Wayback Machine.
- The International Tree-Ring Data Bank (en) Архивная копия от 15 июня 2006 на Wayback Machine.
- Российские хронологии древесных колец. Банк данных (ru).
- Е. Н. Черных, Н. Б. Черных. Дендрохронология и радиоуглеродное датирование в археологии Архивная копия от 17 сентября 2011 на Wayback Machine
- Методика отбора проб для радиоуглеродного и дендрохронологического анализа. Учебное пособие Архивная копия от 19 мая 2020 на Wayback Machine
- Лаборатория дендрохронологии ИЭРиЖ УрО РАН (ru) Архивная копия от 24 сентября 2015 на Wayback Machine.
- Лаборатория дендрохронологии ООО «Научно-исследовательское бюро» (Вологда) (ru).
- Глава о дендрохронологии в книге: А. Н. Олейников. Геологические часы. М., 1987 Архивная копия от 15 мая 2006 на Wayback Machine.
- Дендрохронология Восточной Европы. Колчин Б. А., Черных Н. Б. М., «Наука», 1977
- битая ссылка Статья по дендрохронологии Новгорода в «Вестнике РАН»
- Библиография по дендрохронологии остистой сосны Архивная копия от 23 октября 2006 на Wayback Machine
- В Вологде прошёл семинар «Судебно-ботаническая экспертиза древесины с применением методики дендрохронологий при охране лесов от незаконных рубок» Архивная копия от 27 февраля 2014 на Wayback Machine
- Link Directory for Tree-Ring Research (Dendrochronology)