Dendrochronology - حلقات الشجرة كسجلات لتغير المناخ

Dendrochronology - حلقات الشجرة كسجلات لتغير المناخ

Dendrochronology هو المصطلح الرسمي لتاريخ حلقة الأشجار ، وهو العلم الذي يستخدم حلقات نمو الأشجار كسجل مفصل للتغير المناخي في المنطقة ، وكذلك وسيلة لتقريب تاريخ إنشاء الأشياء الخشبية من أنواع كثيرة.

الوجبات السريعة الرئيسية: Dendrochronology

  • Dendrochronology ، أو تأريخ حلقة الأشجار ، هو دراسة حلقات النمو في الأشجار المتساقطة لتحديد التواريخ المطلقة للأجسام الخشبية.
  • يتم إنشاء حلقات الشجرة بواسطة الشجرة أثناء نموها في محيط ، ويعتمد عرض حلقة شجرة معينة على المناخ ، لذلك سيكون لجميع مجموعات الأشجار نمط شبه متماثل من حلقات الشجرة.
  • تم ابتكار هذه الطريقة في العشرينات من القرن الماضي بواسطة عالم الفلك أندرو إليكوت دوغلاس وعالم الآثار كلارك ويسلر.
  • وتشمل التطبيقات الحديثة تتبع تغير المناخ ، وتحديد الانهيارات المعلقة المعلقة ، وإيجاد الأشجار الأمريكية في بناء خنادق الحرب العالمية الأولى ، واستخدام التوقيعات الكيميائية في الأشجار الاستوائية لتحديد درجة الحرارة الماضية وهطول الأمطار.
  • تستخدم شجرة المواعدة أيضًا لمعايرة تواريخ الكربون المشع.

مع استمرار تقنيات التأريخ الأثري ، يصبح علم التشابك دقيقًا للغاية: إذا تم الحفاظ على حلقات النمو في جسم خشبي ويمكن ربطها بالتسلسل الزمني الحالي ، يمكن للباحثين تحديد التقويم الدقيق العام - وفي كثير من الأحيان - تم قطع الشجرة لجعلها .

وبسبب هذه الدقة ، يتم استخدام تقنية dendrochronology لمعايرة التعرّف على الكربون المشعّ ، عن طريق إعطاء العلم مقياسًا للظروف الجوية المعروفة بتسببها في تباين تواريخ الكربون المشع.

يتم تحديد تواريخ الكربون المشع التي تم معايرتها مقارنة بالسجلات التشطيرية بواسطة اختصارات مثل cal BP أو معايرة سنوات قبل الوقت الحاضر.

ما هي خواتم شجرة؟

مقطع عرضي لشجرة توضح طبقة الكامبيوم. Lukaves / iStock / Getty Images

تعود المواعدة إلى الأشجار لأن الشجرة تنمو أكبر - ليس فقط ارتفاعًا ولكن تكتسب مقاسات قابلة للقياس كل عام في حياتها. الحلقات هي طبقة الكامبيوم ، حلقة من الخلايا التي تقع بين الخشب واللحاء والتي تنشأ منها خلايا لحاء وخشب جديدة ؛ كل عام يتم إنشاء cambium جديدة تاركا السابقة واحدة في المكان. يعتمد حجم نمو خلايا الكامبيوم في كل عام ، ويقاس كعرض كل حلقة ، على درجة الحرارة والرطوبة - كم كان دافئًا أو باردًا أو جافًا أو رطبًا في كل عام.

المدخلات البيئية في الكامبيوم هي في المقام الأول الاختلافات المناخية الإقليمية ، والتغيرات في درجة الحرارة والجفاف وكيمياء التربة ، والتي يتم ترميزها معًا كتغيرات في عرض حلقة معينة ، في كثافة الخشب أو هيكله ، و / أو في التركيب الكيميائي لل جدران الخلية. في أبسط صورها ، خلال السنوات الجافة ، تكون خلايا الكامبيوم أصغر حجمًا ، وبالتالي تكون الطبقة أرق مما كانت عليه خلال السنوات الرطبة.

مسائل أنواع الأشجار

لا يمكن قياس جميع الأشجار أو استخدامها دون تقنيات تحليلية إضافية: ليس كل الأشجار لها كامبيوم يتم إنشاؤها سنويًا. في المناطق المدارية ، على سبيل المثال ، لا يتم تشكيل حلقات النمو السنوية بشكل منهجي ، أو حلقات النمو ليست مرتبطة بسنوات ، أو لا توجد حلقات على الإطلاق. عادة ما تكون الكامبيوم دائمة الخضرة غير منتظمة ولا تتشكل سنويًا. تتجاوب الأشجار في المناطق القطبية الشمالية وشبه القطبية الشمالية والألبية بشكل مختلف اعتمادًا على مدى عمر الشجرة الأقدم التي خفضت كفاءة استخدام المياه مما أدى إلى انخفاض الاستجابة لتغيرات درجة الحرارة.

اختراع dendrochronology

كانت مواعدة شجرة الأشجار واحدة من أوائل طرق المواعدة المطورة التي تم تطويرها لعلم الآثار ، وقد اخترعها عالم الفلك أندرو إليكوت دوجلاس وعالم الآثار كلارك ويسلر في العقود الأولى من القرن العشرين.

كان دوغلاس مهتمًا في الغالب بتاريخ التغيرات المناخية التي تظهر في حلقات الأشجار ؛ كان ويسلر هو الذي اقترح استخدام هذه التقنية لتحديد متى تم بناء أدوبي بويبلوس في الجنوب الغربي الأمريكي ، وتوجت أعمالهم المشتركة بالبحث في مدينة شوكلو للأسلاف بويبلو ، بالقرب من مدينة شولو الحديثة ، أريزونا ، في عام 1929.

شعاع البعثات

يشتهر عالم الآثار نيل م. جود بإقناع الجمعية الجغرافية الوطنية بتأسيس أول رحلة شعاعية ، حيث تم جمع وتسجيل مقاطع من pueblos المحتلة ، وكنائس البعثات وآثار ما قبل التاريخ من الجنوب الغربي الأمريكي إلى جانب تلك الموجودة في أشجار الصنوبر الحية. كانت عروض الحلقات متطابقة ومتقاطعة ، وبحلول العشرينات من القرن الماضي ، تم بناء التسلسل الزمني لما يقرب من 600 عام. كان الخراب الأول مرتبطًا بتاريخ محدد ، وهو Kawaikuh في منطقة Jeddito ، التي بنيت في القرن الخامس عشر ؛ كان الفحم من Kawaikuh أول فحم يستخدم في دراسات الكربون المشع (لاحقًا).

في عام 1929 ، تم التنقيب عن Showlow بواسطة Lyndon L. Hargrave و Emil W. Haury ، وأحدثت تزامن اللقاح الذي أجري على Showlow أول تسلسل زمني منفرد للجنوب الغربي ، امتد على مدار أكثر من 1200 عام. تم إنشاء مختبر أبحاث شجرة الطوق من قبل دوغلاس في جامعة أريزونا في عام 1937 ، وما زال يجري بحثًا حتى اليوم.

بناء تسلسل

على مدار المائة عام الماضية أو نحو ذلك ، تم بناء تسلسلات حلقات الأشجار لمختلف الأنواع في جميع أنحاء العالم ، مع سلاسل طويلة مثل تسلسل يبلغ طوله 126060 عامًا في وسط أوروبا تم إكماله على أشجار البلوط بواسطة مختبر هوهنهايم ، و 8700 عام سلسلة طويلة صنوبر بريستليكون في كاليفورنيا. كان بناء التسلسل الزمني للتغير المناخي في منطقة ما اليوم مجرد مسألة مطابقة أنماط حلقات الأشجار المتداخلة في الأشجار القديمة والأقدم ؛ لكن هذه الجهود لم تعد تعتمد فقط على عرض حلقة الأشجار.

تم استخدام ميزات مثل كثافة الخشب ، والتكوين الأولي (يُسمى dendrochemistry) لمكياجه ، والسمات التشريحية للخشب ، والنظائر المستقرة التي تم التقاطها داخل خلاياه جنبًا إلى جنب مع تحليل عرض حلقة الأشجار التقليدية لدراسة آثار تلوث الهواء ، امتصاص الأوزون ، والتغيرات في حموضة التربة مع مرور الوقت.

القرون الوسطى لوبيك

في عام 2007 ، وصف عالم الخشب الألماني ديتر إيكشتاين المصنوعات الخشبية وبناء العوارض الخشبية داخل مدينة لوبيك في العصور الوسطى ، ألمانيا ، وهو مثال ممتاز على الطرق التي لا تعد ولا تحصى لاستخدام هذه التقنية.

يشتمل تاريخ لوبيك في العصور الوسطى على العديد من الأحداث ذات الصلة بدراسة حلقات الأشجار والغابات ، بما في ذلك القوانين التي صدرت في أواخر القرن الثاني عشر وأوائل القرن الثالث عشر والتي وضعت بعض قواعد الاستدامة الأساسية ، واثنين من الحرائق المدمرة في عامي 1251 و 1276 ، وحادث اصطدام سكاني بين حوالي 1340 و 1430 الناتجة عن الموت الأسود.

  • تتميز طفرات البناء في لوبيك بالاستخدام المكثف للأشجار الأصغر سنا ، مما يشير إلى أن الطلب يفوق قدرة الغابات على الانتعاش ؛ تماثيل نصفية ، مثل ما بعد الموت الأسود الذي أهلك السكان ، يُشار إليها بفترة طويلة من عدم البناء على الإطلاق ، تليها استخدام الأشجار القديمة جدًا.
  • في بعض المنازل الأكثر ثراءً ، تم تقليص العوارض الخشبية المستخدمة أثناء البناء في أوقات مختلفة ، بعضها يمتد لأكثر من عام. معظم المنازل الأخرى لديها العوارض الخشبية خفضت في نفس الوقت. يشير إيكشتاين إلى أن الخشب للمنزل الأكثر ثراء تم الحصول عليه من سوق الأخشاب ، حيث كان من الممكن قطع الأشجار وتخزينها حتى يمكن بيعها ؛ بينما بنيت أقل ثراء البناء المنزل في الوقت المناسب.
  • يظهر دليل على تجارة الأخشاب لمسافات طويلة في الخشب المستورد لقطع فنية مثل Triumphal Cross و Screen في كاتدرائية القديس يعقوبي. تم تحديد ذلك على أنه قد تم بناؤه من الخشب الذي تم شحنه على وجه التحديد من الأشجار التي يبلغ عمرها 200-300 من غابات بولندي البلطيق ، وربما على طول طرق التجارة الثابتة من موانئ غدانسك ، ريغا ، أو كونيغسبرغ.

البيئات المدارية وشبه المدارية

وثقت كلوديا فونتانا وزملاؤها (2018) أوجه التقدم في سد فجوة كبيرة في البحوث المتعلقة بأمواج الغدد التناسلية في المناطق المدارية وشبه المدارية ، لأن الأشجار في تلك المناخات إما بها أنماط حلقات معقدة أو لا توجد بها حلقات شجرة مرئية على الإطلاق. هذه مشكلة لأنه نظرًا لأن التغير المناخي العالمي مستمر ، نحتاج إلى فهم العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية التي تؤثر على مستويات الكربون الأرضي تزداد أهمية. تخزن المناطق المدارية وشبه المدارية في العالم ، مثل الغابة البرازيلية الأطلسية بأمريكا الجنوبية ، حوالي 54 ٪ من إجمالي الكتلة الحيوية للكوكب. أفضل النتائج لبحوث dendrochronological القياسية هي مع الخضرة Araucaria angustifolia (صنوبر بارانا ، صنوبر برازيلي أو شجرة الشمعدانات) ، مع تسلسل أنشئ في الغابات المطيرة بين 1790-2009 م) ؛ أظهرت الدراسات الأولية (Nakai et al. 2018) أن هناك إشارات كيميائية تتبع تغيرات الهطول ودرجات الحرارة ، والتي يمكن الاستفادة منها للحصول على مزيد من المعلومات.

تُظهر الحلقات الإهليلجية على هذه الشجرة من تركيا أن الشجرة نمت على منحدر لعدة سنوات ، الجزء الذي يواجه المنحدر الذي حددته ضيق الحلقة في الجانب الأيمن من الصورة. محمد جوخان بايهان / صور ستوك / غيتي

وجدت دراسة أجريت عام 2019 (ويستوبا وزملاؤه) أن حلقات الأشجار يمكن أن تحذر أيضًا من انهيار المنحدر الوشيك. اتضح أن الأشجار المائلة عن طريق الانهيار الأرضي تسجل حلقات شجرة بيضاوية الشكل غريب الأطوار. تنمو الأجزاء السفلية من الحلقات على نطاق أوسع من الأجزاء المنحدرة ، وفي الدراسات التي أجريت في بولندا ، وجدت Malgorzata Wistuba وزملاؤها أن هذه الميلات دليل على وجود ما بين ثلاث إلى خمس عشرة سنة قبل الانهيار الكارثي.

تطبيقات أخرى

كان من المعروف منذ فترة طويلة أن ثلاثة تلال من القبور في فترة الفايكنج في القرن التاسع بالقرب من أوسلو ، النرويج (جوكستاد ، أوسيبيرج ، وتون) قد تم اقتحامها في مرحلة ما من العصور القديمة. قام المشطون بتشويه السفن وتلف البضائع الخطيرة وانسحبت وتشتت عظام المتوفى. لحسن الحظ بالنسبة لنا ، ترك اللصوص وراءهم الأدوات التي استخدموها لاقتحام التلال والبستونيات الخشبية والرافعات (منصات صغيرة محمولة تستخدم لنقل الأشياء خارج المقابر) ، والتي تم تحليلها باستخدام علم التشريح. اكتشف بيل ودالي (2012) ربط شظايا حلقات الأشجار في الأدوات الخاصة بالتسلسل الزمني المحدد ، وتم فتح جميع التلال الثلاثة وتلف البضائع الخطيرة خلال القرن العاشر ، على الأرجح كجزء من حملة Harald Bluetooth لتحويل الاسكندنافيين إلى المسيحية.

استخدم كل من وانج وتشاو علم التشريح لنظر تواريخ أحد طرق طريق الحرير التي استخدمت خلال فترة كين هان والتي تسمى طريق تشينغهاي. لحل الأدلة المتضاربة حول وقت التخلي عن المسار ، نظر وانغ وتشاو في بقايا الخشب من المقابر على طول الطريق. أفادت بعض المصادر التاريخية أن طريق تشينغهاي قد تم التخلي عنه بحلول القرن السادس الميلادي: وقد حدد تحليل dendrochronological لـ 14 مقبرة على طول الطريق استمرار الاستخدام حتى أواخر القرن الثامن. وصفت دراسة أجراها كريستوف هانيكا وزملاؤه (2018) أدلة على استيراد الأخشاب الأمريكية لبناء وصيانة خط الدفاع الطويل الذي يبلغ طوله 440 ميل (700 كم) من خنادق الحرب العالمية الأولى على طول الجبهة الغربية.

مصادر مختارة

  • بيل ، جان ، وأويفي دالي. "نهب السفينة المقابر من أوسبرغ وجوكستاد: مثال على سياسة القوة؟" العصور القديمة 86.333 (2012): 808-24. طباعة.
  • فونتانا ، كلوديا ، وآخرون. "Dendrochronology والمناخ في الغابة الأطلسية البرازيلية: أي الأنواع وأين وكيف." بيولوجيا الاستوائية والمحافظة عليها 13.4 (2018). طباعة.
  • هانيكا وكريستوف وسويرد فان دالين وهانس بيكمان. "الأخشاب للخنادق: منظور جديد للخشب الأثري من خنادق الحرب العالمية الأولى في حقول فلاندرز". العصور القديمة 92.366 (2018): 1619-39. طباعة.
  • مانينغ ، كاتي ، وآخرون. "التسلسل الزمني للثقافة: تقييم مقارن لنهج التعارف العصر الحجري الحديث الأوروبي." العصور القديمة 88.342 (2014): 1065-80. طباعة.
  • Nakai ، Wataru ، وآخرون. "تحضير عينة من الأشجار الاستوائية ذات الحلقات الأقل من أجل قياس O18O في مجال تشريح النظائر". المدارية 27.2 (2018): 49-58. طباعة.
  • توركون ، بولا ، وآخرون. "تطبيقات Dendrochronology في شمال غرب المكسيك." العصور القديمة في أمريكا اللاتينية 29.1 (2018): 102-21. طباعة.
  • وانغ وشوزي وشيوهاي تشاو. "إعادة تقييم طريق تشينغهاي في طريق سيلك الحرير باستخدام علم التشطيع." Dendrochronologia 31.1 (2013): 34-40. طباعة.