公司動(dòng)態(tài)
年輪的學(xué)問(wèn)
2014-05-26
樹(shù)的年輪如今已成為科學(xué)家研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。通過(guò)年輪，人們不僅可以
測(cè)定許多事物發(fā)生的年代，測(cè)知過(guò)去發(fā)生的地震、火山爆發(fā)和氣候變化，而且還可
以推斷未來(lái)。
美國(guó)新墨西哥州的印第安人村莊，17世紀(jì)的一幅油畫(huà)，中世紀(jì)俄國(guó)城市的街道……它們之間似乎風(fēng)馬牛不相及，可是現(xiàn)在它們正在被一個(gè)新的科學(xué)研究領(lǐng)域聯(lián)系起來(lái)——這個(gè)領(lǐng)域就是對(duì)樹(shù)木年輪的研究。過(guò)去真正注意年輪的只有進(jìn)行雕刻和制作木器的手工藝人，但是人類(lèi)的天賦、先進(jìn)的分析以及命運(yùn)之神的青睞，使年輪成為人類(lèi)學(xué)乃至環(huán)境保護(hù)學(xué)等許多學(xué)科研究的對(duì)象。
木匠從久遠(yuǎn)的時(shí)代起，就知道樹(shù)干里面有年輪，有了年輪，木材上才出現(xiàn)了紋理。據(jù)我們所知，亞里士多德的同事就曾提到過(guò)年輪，不過(guò)到達(dá)·芬奇才*次提 出年輪是每年增加一圈的。今天已經(jīng)眾所周知：春回大地，萬(wàn)象更新，緊挨著樹(shù)皮里面的細(xì)胞開(kāi)始分裂；分裂后的細(xì)胞大而壁厚，顏色鮮嫩，科學(xué)家稱(chēng)之為早期木；以后細(xì)胞生長(zhǎng)減慢，壁更厚，體積縮小，顏色變深，這被稱(chēng)為后期木，樹(shù)干里的深色年輪就是由后期木形成的。在這以后，樹(shù)又進(jìn)入冬季休眠時(shí)期，周而復(fù)始，循環(huán)不已。這樣，許多種樹(shù)的主干里便生成一圈又一圈深淺相間的環(huán)，每一環(huán)就是一年增長(zhǎng)的部分。這種年輪在針葉樹(shù)中*顯著，在大多數(shù)溫帶落葉樹(shù)中不明顯，而許多熱帶樹(shù)中則根本沒(méi)有。
樹(shù)是活檔案，樹(shù)干里的年輪就是記錄。它不僅說(shuō)明樹(shù)木本身的年齡，還能說(shuō)明每年的降水量和溫度變化。年輪上可能還記錄了森林大火、早期霜凍以及從周?chē)h(huán)境中吸取的化學(xué)成分。因此，只要我們知道了如何揭示樹(shù)的秘密，它就會(huì)向我們?cè)V說(shuō)從它出世起，周?chē)l(fā)生的大量事情。樹(shù)可以告訴我們有文字記載以前發(fā)生過(guò)的事情，還可以告訴我們有關(guān)未來(lái)的事情。樹(shù)中關(guān)于氣象的記錄可以幫助我們了解促成氣象的那些自然力量，而這反過(guò)來(lái)又可以幫助我們預(yù)測(cè)未來(lái)。
運(yùn)用年輪的研究成果開(kāi)始于本世紀(jì)初，這位學(xué)者是道格拉斯。他1867年出生于美國(guó)佛蒙特，后來(lái)到亞利桑那州建立起一個(gè)新氣象站。1901年他開(kāi)始到弗拉格斯塔夫附近一些伐木營(yíng)地，考察那里新伐樹(shù)木的年輪型式，想找出證據(jù)說(shuō)明這些年輪中記錄了以11年為周期的太陽(yáng)黑子活動(dòng)。事實(shí)上，通過(guò)識(shí)別年輪來(lái)測(cè)定古老建筑的年代是道格拉斯的創(chuàng)舉。美國(guó)西南部印第安人村莊的廢墟，長(zhǎng)期以來(lái)引起考古學(xué)家的興趣。那些村莊原由工匠精心建造，其中有許多房屋顯然已經(jīng)使用了好多世紀(jì)，可是后來(lái)不知何故，那些村莊都廢棄了。據(jù)估計(jì)，那些村莊早在公元前2000年就已存在。
有文明傳統(tǒng)的地方，在使用年輪方面可能出人意料，令人驚訝。比如說(shuō)，在中世紀(jì)俄國(guó)的諾夫哥羅德，街上泥濘不堪，市民就往路面鋪原木。一層陷進(jìn)泥里就再鋪一層，到現(xiàn)在至少有28條街已經(jīng)堆滿(mǎn)了一層又一層的原木，這些原木的年代從公元953年起一直到1462年，真是年輪博覽會(huì)。又如，像倫勃朗和魯本斯等藝術(shù)大師的油畫(huà)，分析其橡木油畫(huà)板上的年輪型式就可知作畫(huà)的年代。上面所說(shuō)的年輪應(yīng)用，一般說(shuō)來(lái)都屬于年輪學(xué)的范圍。現(xiàn)在這個(gè)學(xué)科的熱門(mén)主題是從年輪中測(cè)出過(guò)去的氣象以及氣象的重大變化。
這項(xiàng)工作要比測(cè)定年代復(fù)雜得多，因?yàn)樗Q于在不同年代生長(zhǎng)的年輪之間的不同寬度。由于樹(shù)之間和年輪之間都有其固有的變異性，我們可以說(shuō)這棵樹(shù)比另一棵樹(shù)老五年，但難以斷定年輪之間不同寬度的確切數(shù)字。
現(xiàn)代年輪學(xué)可以說(shuō)起源于60年代生物學(xué)家弗里茨在亞利桑那大學(xué)的研究工作。弗里茨和他的同事仔細(xì)考察了塔克森附近一些樹(shù)的生長(zhǎng)過(guò)程，他們給樹(shù)枝乃至整棵樹(shù)都套上了塑料膜，以斷定一棵樹(shù)究竟攝取和放出了多少各種各樣的氣體。經(jīng)過(guò)10個(gè)寒暑的工作，他們終于詳盡地了解了一環(huán)年輪生成的全部過(guò)程。
年輪的生長(zhǎng)并不像乍看起來(lái)那么簡(jiǎn)單。比如說(shuō)，如果去年是樹(shù)生長(zhǎng)的大好年頭，那么，樹(shù)根伸展的范圍會(huì)超過(guò)往年，這一年整個(gè)樹(shù)的生長(zhǎng)也會(huì)超過(guò)往年。同樣，一個(gè)壞年頭會(huì)使以后幾年的生長(zhǎng)速度減慢，而不管以后幾年的氣候如何。把樹(shù)受到的各種影響分析出來(lái)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但是這項(xiàng)任務(wù)一旦完成，其成果就像年表一樣有廣泛的用途。
年輪專(zhuān)家還研究了酸雨對(duì)美國(guó)東部森林的影響。哥倫比亞大學(xué)的戈登·雅各比解釋說(shuō)，隨著樹(shù)越長(zhǎng)越老，年輪也變得越來(lái)越薄，這是正常的老化過(guò)程。因而可以得出結(jié)論：酸雨對(duì)樹(shù)起著相反的作用。
然而，在某些情況下，年輪也可以用來(lái)非常驚人地證明環(huán)境污染的影響。例如，亞利桑那大學(xué)一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，加拿大不列顛哥倫比亞省特萊爾一家鉛礦冶煉廠(chǎng)對(duì)美國(guó)華盛頓州的樹(shù)木生長(zhǎng)發(fā)生了影響。那家工廠(chǎng)開(kāi)工時(shí)，樹(shù)木生長(zhǎng)比正常情況相差很多。但是幾年后工廠(chǎng)關(guān)門(mén)，樹(shù)木生長(zhǎng)情況恢復(fù)正常了。
年輪還記錄了火山爆發(fā)。像圣海倫斯火山爆發(fā)時(shí)，大量灰塵和氣體進(jìn)入同溫層，遮住大片陽(yáng)光。這會(huì)使溫度降到冰點(diǎn)以下，給樹(shù)內(nèi)留下一道叫做霜輪的特殊標(biāo)記。亞利桑那大學(xué)的瓦摩爾·拉馬舍及其同事們不久前研究了刺果松上的霜輪，發(fā)現(xiàn)其中有不少符合大火山爆發(fā)的情況。
年輪科學(xué)家開(kāi)始認(rèn)真研究的另一種短暫現(xiàn)象是地震。地震可以給樹(shù)造成損害，使樹(shù)在以后的一些年中產(chǎn)生較薄的年輪。哥倫比亞大學(xué)的戈登·雅各比讓我看了一棵松樹(shù)的樹(shù)心橫切面，它的薄年輪長(zhǎng)得不規(guī)則，而且擠在一起，但以前它一直長(zhǎng)得很好。1857年一次大地震震撼了加利福尼亞州南部的曠野，那棵樹(shù)正好長(zhǎng)在那兒。這樣，那棵樹(shù)就可以告訴我們，那段斷層是什么時(shí)候處于活動(dòng)時(shí)期的。人們關(guān)心的另一個(gè)大問(wèn)題就是：由于幾世紀(jì)以來(lái)不斷燃燒煤和石油，大氣層中二氧化碳大量蓄積，從而造成未來(lái)的地球氣溫升高。年輪氣象關(guān)系學(xué)國(guó)際計(jì)劃的數(shù)據(jù)將擴(kuò)展到公元1700年，這個(gè)年代比開(kāi)始燃燒煤和石油的產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期還要早
得多。拉馬舍說(shuō)：“沒(méi)有這種數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，大氣層科學(xué)家要想確切地知道漸暖趨勢(shì)，恐怕還要用10年到20年的時(shí)間去觀察氣溫和二氧化碳。到那時(shí)，恐怕為時(shí)過(guò)晚了。”
樹(shù)木無(wú)事不知，無(wú)所不曉。
如果我們不愚蠢，我們可以讓樹(shù)木的記憶向我們提供各種各樣有用的知識(shí)，使我們既可通曉過(guò)去，也可預(yù)卜未來(lái)。
測(cè)定許多事物發(fā)生的年代，測(cè)知過(guò)去發(fā)生的地震、火山爆發(fā)和氣候變化，而且還可
以推斷未來(lái)。
美國(guó)新墨西哥州的印第安人村莊，17世紀(jì)的一幅油畫(huà)，中世紀(jì)俄國(guó)城市的街道……它們之間似乎風(fēng)馬牛不相及，可是現(xiàn)在它們正在被一個(gè)新的科學(xué)研究領(lǐng)域聯(lián)系起來(lái)——這個(gè)領(lǐng)域就是對(duì)樹(shù)木年輪的研究。過(guò)去真正注意年輪的只有進(jìn)行雕刻和制作木器的手工藝人，但是人類(lèi)的天賦、先進(jìn)的分析以及命運(yùn)之神的青睞，使年輪成為人類(lèi)學(xué)乃至環(huán)境保護(hù)學(xué)等許多學(xué)科研究的對(duì)象。
木匠從久遠(yuǎn)的時(shí)代起，就知道樹(shù)干里面有年輪，有了年輪，木材上才出現(xiàn)了紋理。據(jù)我們所知，亞里士多德的同事就曾提到過(guò)年輪，不過(guò)到達(dá)·芬奇才*次提 出年輪是每年增加一圈的。今天已經(jīng)眾所周知：春回大地，萬(wàn)象更新，緊挨著樹(shù)皮里面的細(xì)胞開(kāi)始分裂；分裂后的細(xì)胞大而壁厚，顏色鮮嫩，科學(xué)家稱(chēng)之為早期木；以后細(xì)胞生長(zhǎng)減慢，壁更厚，體積縮小，顏色變深，這被稱(chēng)為后期木，樹(shù)干里的深色年輪就是由后期木形成的。在這以后，樹(shù)又進(jìn)入冬季休眠時(shí)期，周而復(fù)始，循環(huán)不已。這樣，許多種樹(shù)的主干里便生成一圈又一圈深淺相間的環(huán)，每一環(huán)就是一年增長(zhǎng)的部分。這種年輪在針葉樹(shù)中*顯著，在大多數(shù)溫帶落葉樹(shù)中不明顯，而許多熱帶樹(shù)中則根本沒(méi)有。
樹(shù)是活檔案，樹(shù)干里的年輪就是記錄。它不僅說(shuō)明樹(shù)木本身的年齡，還能說(shuō)明每年的降水量和溫度變化。年輪上可能還記錄了森林大火、早期霜凍以及從周?chē)h(huán)境中吸取的化學(xué)成分。因此，只要我們知道了如何揭示樹(shù)的秘密，它就會(huì)向我們?cè)V說(shuō)從它出世起，周?chē)l(fā)生的大量事情。樹(shù)可以告訴我們有文字記載以前發(fā)生過(guò)的事情，還可以告訴我們有關(guān)未來(lái)的事情。樹(shù)中關(guān)于氣象的記錄可以幫助我們了解促成氣象的那些自然力量，而這反過(guò)來(lái)又可以幫助我們預(yù)測(cè)未來(lái)。
運(yùn)用年輪的研究成果開(kāi)始于本世紀(jì)初，這位學(xué)者是道格拉斯。他1867年出生于美國(guó)佛蒙特，后來(lái)到亞利桑那州建立起一個(gè)新氣象站。1901年他開(kāi)始到弗拉格斯塔夫附近一些伐木營(yíng)地，考察那里新伐樹(shù)木的年輪型式，想找出證據(jù)說(shuō)明這些年輪中記錄了以11年為周期的太陽(yáng)黑子活動(dòng)。事實(shí)上，通過(guò)識(shí)別年輪來(lái)測(cè)定古老建筑的年代是道格拉斯的創(chuàng)舉。美國(guó)西南部印第安人村莊的廢墟，長(zhǎng)期以來(lái)引起考古學(xué)家的興趣。那些村莊原由工匠精心建造，其中有許多房屋顯然已經(jīng)使用了好多世紀(jì)，可是后來(lái)不知何故，那些村莊都廢棄了。據(jù)估計(jì)，那些村莊早在公元前2000年就已存在。
有文明傳統(tǒng)的地方，在使用年輪方面可能出人意料，令人驚訝。比如說(shuō)，在中世紀(jì)俄國(guó)的諾夫哥羅德，街上泥濘不堪，市民就往路面鋪原木。一層陷進(jìn)泥里就再鋪一層，到現(xiàn)在至少有28條街已經(jīng)堆滿(mǎn)了一層又一層的原木，這些原木的年代從公元953年起一直到1462年，真是年輪博覽會(huì)。又如，像倫勃朗和魯本斯等藝術(shù)大師的油畫(huà)，分析其橡木油畫(huà)板上的年輪型式就可知作畫(huà)的年代。上面所說(shuō)的年輪應(yīng)用，一般說(shuō)來(lái)都屬于年輪學(xué)的范圍。現(xiàn)在這個(gè)學(xué)科的熱門(mén)主題是從年輪中測(cè)出過(guò)去的氣象以及氣象的重大變化。
這項(xiàng)工作要比測(cè)定年代復(fù)雜得多，因?yàn)樗Q于在不同年代生長(zhǎng)的年輪之間的不同寬度。由于樹(shù)之間和年輪之間都有其固有的變異性，我們可以說(shuō)這棵樹(shù)比另一棵樹(shù)老五年，但難以斷定年輪之間不同寬度的確切數(shù)字。
現(xiàn)代年輪學(xué)可以說(shuō)起源于60年代生物學(xué)家弗里茨在亞利桑那大學(xué)的研究工作。弗里茨和他的同事仔細(xì)考察了塔克森附近一些樹(shù)的生長(zhǎng)過(guò)程，他們給樹(shù)枝乃至整棵樹(shù)都套上了塑料膜，以斷定一棵樹(shù)究竟攝取和放出了多少各種各樣的氣體。經(jīng)過(guò)10個(gè)寒暑的工作，他們終于詳盡地了解了一環(huán)年輪生成的全部過(guò)程。
年輪的生長(zhǎng)并不像乍看起來(lái)那么簡(jiǎn)單。比如說(shuō)，如果去年是樹(shù)生長(zhǎng)的大好年頭，那么，樹(shù)根伸展的范圍會(huì)超過(guò)往年，這一年整個(gè)樹(shù)的生長(zhǎng)也會(huì)超過(guò)往年。同樣，一個(gè)壞年頭會(huì)使以后幾年的生長(zhǎng)速度減慢，而不管以后幾年的氣候如何。把樹(shù)受到的各種影響分析出來(lái)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但是這項(xiàng)任務(wù)一旦完成，其成果就像年表一樣有廣泛的用途。
年輪專(zhuān)家還研究了酸雨對(duì)美國(guó)東部森林的影響。哥倫比亞大學(xué)的戈登·雅各比解釋說(shuō)，隨著樹(shù)越長(zhǎng)越老，年輪也變得越來(lái)越薄，這是正常的老化過(guò)程。因而可以得出結(jié)論：酸雨對(duì)樹(shù)起著相反的作用。
然而，在某些情況下，年輪也可以用來(lái)非常驚人地證明環(huán)境污染的影響。例如，亞利桑那大學(xué)一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，加拿大不列顛哥倫比亞省特萊爾一家鉛礦冶煉廠(chǎng)對(duì)美國(guó)華盛頓州的樹(shù)木生長(zhǎng)發(fā)生了影響。那家工廠(chǎng)開(kāi)工時(shí)，樹(shù)木生長(zhǎng)比正常情況相差很多。但是幾年后工廠(chǎng)關(guān)門(mén)，樹(shù)木生長(zhǎng)情況恢復(fù)正常了。
年輪還記錄了火山爆發(fā)。像圣海倫斯火山爆發(fā)時(shí)，大量灰塵和氣體進(jìn)入同溫層，遮住大片陽(yáng)光。這會(huì)使溫度降到冰點(diǎn)以下，給樹(shù)內(nèi)留下一道叫做霜輪的特殊標(biāo)記。亞利桑那大學(xué)的瓦摩爾·拉馬舍及其同事們不久前研究了刺果松上的霜輪，發(fā)現(xiàn)其中有不少符合大火山爆發(fā)的情況。
年輪科學(xué)家開(kāi)始認(rèn)真研究的另一種短暫現(xiàn)象是地震。地震可以給樹(shù)造成損害，使樹(shù)在以后的一些年中產(chǎn)生較薄的年輪。哥倫比亞大學(xué)的戈登·雅各比讓我看了一棵松樹(shù)的樹(shù)心橫切面，它的薄年輪長(zhǎng)得不規(guī)則，而且擠在一起，但以前它一直長(zhǎng)得很好。1857年一次大地震震撼了加利福尼亞州南部的曠野，那棵樹(shù)正好長(zhǎng)在那兒。這樣，那棵樹(shù)就可以告訴我們，那段斷層是什么時(shí)候處于活動(dòng)時(shí)期的。人們關(guān)心的另一個(gè)大問(wèn)題就是：由于幾世紀(jì)以來(lái)不斷燃燒煤和石油，大氣層中二氧化碳大量蓄積，從而造成未來(lái)的地球氣溫升高。年輪氣象關(guān)系學(xué)國(guó)際計(jì)劃的數(shù)據(jù)將擴(kuò)展到公元1700年，這個(gè)年代比開(kāi)始燃燒煤和石油的產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期還要早
得多。拉馬舍說(shuō)：“沒(méi)有這種數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，大氣層科學(xué)家要想確切地知道漸暖趨勢(shì)，恐怕還要用10年到20年的時(shí)間去觀察氣溫和二氧化碳。到那時(shí)，恐怕為時(shí)過(guò)晚了。”
樹(shù)木無(wú)事不知，無(wú)所不曉。
如果我們不愚蠢，我們可以讓樹(shù)木的記憶向我們提供各種各樣有用的知識(shí)，使我們既可通曉過(guò)去，也可預(yù)卜未來(lái)。