Рассказы о вещах

Михаил Ильин

Дерево как лестопись засух

Дерево как лестопись засух

Так называлась статья профессора Одесского университета Ф. Н. Шведова положившая начало новой науки — дендрохронологии. К моменту ее выхода в «Метеорологическом вестнике» за 1892 г. ученый собрал большие материалы о связи ширины годичных колец деревьев с изменениями метеорологических условиий попытался подойти к прогнозированию атмосферных процессов с совершенно новых позиций.

Каков был ход рассуждении Ф. Н. Шведова? Он писал: «В 1881 г. мне попался ствол акации— Рассматривая поперечный разрез этого ствола, я заметил, что годичные кольца, ясно выделявшиеся на торцевой поверхности, следовали в отношении толщины определенному порядку, образуя поочередно концентрические зоны сгущения и разряжения».

Это наблюдение дало ученому повод к следующему размышлению: известно, что, помимо многих условий, толщина годичного прироста дерева зависит от количества питательного вещества, а так как процесс всасывания обусловливается в основном влажностью почвы, а значит и количеством атмосферных осадков, то отсюда следует, что перемежаемость толщины годичных слоев подсказывает существование некоторого порядка в чередовании сухих и влажных годов и что этот порядок может быть раскрыт обстоятельным изучением годичных колец многолетних растений.

Тогда же впервые была сделана попытка прогноза погоды по изменчивости годичных колец: «Если бы это распределение наименьших толщин не было случайностью, а вытекала из постоянно повторяющегося периода в количестве атмосферных осадков, то следовало ожидать, что в 1882 г. повторится второстепенный, а в 1891 г. главный минимум в количестве атмосферных осадков».


Спиральный блок компрессора — это главный компонент спиральных компрессоров, который отвечает за сжатие воздуха под давлением (по аналогии с винтовым блоком в винтовом компрессоре). Данное оборудование разработано специально для таких областей применения, где наличие масла в готовом сжатом воздухе недопустимо.

Сделанный ученым в 1885 г. расчет имел подтверждение в первой своей части тем, что 1882 г. оказался в Херсонской губернии сильно неурожайным вследствие продолжительной засухи. В 1891 г. этот расчет оправдался в полной мере для всей степной полосы России.

Таким образом, в изучении древесных колец кроется возможность прогнозирования урожайных лет. Уже тогда Ф. Н. Шведов определил условия, необходимые для использования дендрологических данных в целях прогнозирования. В частности, он отмечал, что место произрастания растений имеет большое значение и, например, для этой цели не годятся деревья, растущие на поливных землях. В основу прогностической схемы были положены следующие выводы, полученные на основе измерения годичных колец:

  1. — сухие и влажные годы чередуются в определенном порядке;
  2. — годы засух наступают не внезапно, большей частью им предшествуют периоды ослабления осадочной деятельности атмосферы;
  3. — минимум осадков повторяется через 9 лет, а «главный» период составляет около 18 лет, т. е. выраженность засухи особенно велика примерно раз в два десятилетия, но внутри этого периода наблюдаются меньшие волны засушливости раз в 10 лет.

В целом, по выражению Ф. Н. Шведбва, годичные слои дерева представляют нам такую же достоверную летопись осадочной деятельности атмосферы, как и листки, снимаемые с самопишущих метеорологических аппаратов.

Но почему мы до сих пор не имеем четких прогнозов изменений погоды на несколько лет вперед, несмотря на столь уверенные статистические оценки связи размеров годичных колец с показателями метеорологических процессов?

Как бы полны ни были наши познания о периодичности осадков в прошедшем, они должны иметь эмпирическое значение и не могут быть с уверенностью распространены на будущее до тех пор, пока не будет доказана неизменность той неизвестной причины, которую эта периодичность обусловливает. Иначе говоря, без уяснения причин чередования ширины годичных колец составление надежных прогнозов природных явлений невозможно.

Честь выяснения этих причин принадлежит астроному по образованию и ботанику по призванию американцу А. Дугласу. Он обратил внимание на тот факт, что из тысяч колец секвойи в среднем наблюдается 11 колец быстрого и столько же замедленного роста, и сделал вывод, что многолетние растения не только фиксируют в своем приросте колебания климата, но и отражают 11-летние циклы деятельности Солнца.

По спилам деревьев Аризоны была составлена запись за 1900 лет, а по срезам секвойи — за 3200 лет. У этих деревьев корни, образно говоря, уходят в глубь веков. Обработка дерева шириной в несколько метров весьма трудна. Его требуется спилить ровным слоем, а затем по такому трехтысячелетнему дереву просчитать все годичные кольца и тщательно измерить их ширину в нескольких направлениях. А. Дуглас не имел нужного оборудования и достаточного числа сотрудников. К работе он привлек всю свою семью и потратил большую часть заработка на рубку и вывозку образцов деревьев.

Несмотря на множество измерений по целой серии спилов деревьев, в хронологии А. Дугласа встречались большие пробелы и это заставило его обратиться к археологии. Среди развалин древнеиндейского поселения Хопп удалось найти бревна с кольцами за интересующий отрезок времени. Там же были найдены осколки глиняной посуды, время изготовления которой археологи датировали весьма точно. Дендрохронологическая таблица получила дополнительное подтверждение. Но все же за вторую половину XVII в. связь чередования древесных колец с имевшимися у А. Дугласа данными о солнечной активности не проявлялась, и это сильно беспокоило ученого. Под сомнение была поставлена вся предшествующая работа.

Ничего не зная о затруднениях дендрохронолога, астроном из Гринвича Е. Маундер в то время сообщил, что вновь найденные им более точные данные о динамике солнечной активности за XVII в. обнаруживают удивительное совпадение с циклами развития деревьев: каждому циклу солнечной активности соответствует увеличение ширины годичных колец. Тем самым было подтверждено, что хронология древесных колец оказывается иногда более надежной, чем некоторые исторические записи о солнечных явлениях.

Тем не менее между солнечной активностью и темпами развития растений нет линейной зависимости. Да это и понятно, ибо условия произрастания разных типов леса резко влияют на его прирост. Кроме того, существует одна особенность, которая состоит в том, что усиление прироста деревьев наблюдается не только при максимумах, но и при минимумах солнечного цикла, хотя в последнем случае это повышение носит более скромный характер. Это проявляется особенно характерно в материалах массовых наблюдений, когда случайные факторы и местные условия развития растений нивелируются и на первый план выступают наиболее общие закономерности. Иллюстрацией тому служит график прироста растений в нескольких странах Европы, из которого отчетливо видно значительное увеличение прироста деревьев на максимумах солнечного цикла и несколько меньшее его усиление на преминимумах 11 -летней волны солнечной активности.

Такая особенность солнечного влияния вызывала множество недоумений. Например, в виноделии известно, что не только количество, но и качество вина меняется от года к году. Английский астрофизик Г. Стетсон попытался связать это явление с солнечными циклами. Явление усиления или, наоборот, синхронного ослабления развития земных процессов в экстремальные эпохи 11-летнего солнечного цикла наблюдается не только в биосфере. Недаром в геофизике существует мнение, что минимумы солнечной активности иногда «берут на себя» роль максимумов. Такая особенность, как мы уже говорили, связана с тем, что геоактивные области на Солнце, вызывающие магнитные бури и другие изменения в сфере Земли, возникают как в годы максимального образования пятен, так и в годы их минимумов. Но физическая природа излучений в разные периоды солнечной активности различна. Вблизи максимума 11-летнего цикла главную роль играют корпускулярные потоки, выбрасываемые во время мощных хромосферных вспышек. Незадолго же до минимума 11-летнего цикла наибольшего развития достигает другой вид корпускулярного излучения, исходящего из так называемых М-областен Солнца, не связанных с какими:либо видимыми возмущениями. Они-то и обусловливают 27-дневную повторяемость (рекуррентность) магнитных бурь, характеризующихся в отличие от бурь с внезапным началом (вспышечного происхождения) постепенным развитием и умеренной интенсивностью.

Отсюда вытекает исключительно важный вывод: если природа космического воздействия на Землю в эпохи максимумов и минимумов 11-летнего цикла различна, значит можно ожидать разной реакции живых организмов в эти периоды солнечной деятельности.

Дендрохронологические исследования по своим потенциальным возможностям могут оказаться эффективным инструментом познания сущности солнёчно-биологических связей. Уже сейчас они проникли во многие разделы естественных и общественных наук, как бы внесли туда четвертое измерение — время. В настоящий момент дендрохронологией серьезно занимаются -представители около 20 отраслей науки. Ведь ширина годичного кольца не только отлично выраженный и легко доступный для изучения анатомический признак, но и довольно четкий показатель изменений внешней среды.

Когда ленинградскому океанологу И. В. Максимову необходимо было уточнить длительность «векового» цикла солнечной активности, влияющего на водный режим, он обратился к дендрохронологии. Исследуя записи о древесных кольцах за 3830 лет, он обнаружил, что средняя длительность «векового» цикла у секвойи составляет 84 года, но его амплитуда сильно варьирует, вызывая чередования высоких и низких гребней с периодом около 600 лет. Таким образом, судя по дендрохронологическим данным, изменения климатических условий Земли, связанные с космическими факторами, образуют волны различного масштаба: на крупные 600-летние гребни накладываются 80—90-летние колебания. Все это соответствует и другим данным. Например, результат наблюдений за периодичностью осадочных отложений в озерах, описанных А.В. Шнитниковым, и т.п. Отсюда следует, что в жизнедеятельности растений отражаются не только. 5—6 и 11-летние ритмы, но и более крупные вариации космических явлений.

Дендрохронология широко используется в археологических работах. Сравнение плах древних мостовых Новгорода с кольцами деревьев живых свидетелей того времени позволило археологу Б. А. Колчину прибавить много новых дат в историю старинного русского города. Новгородская дендрохронологическая шкала пока самая древняя в Восточной Европе и Советском Союзе, хотя ведется «всего лишь» с 884 г. Это скромнее дугласовских данных, но в Европе нет тысячелетних секвой, и для того чтобы составить такую шкалу, требуется объединить данные по множеству деревьев и бревен археологических раскопок и сопоставить их самым тщательным образом.

Совсем недавно обнаружился неожиданный выход из работ по дендрохронологии. Юристу М. И. Розанову пришлось встретится с убийством, орудием которого был деревянный кол. В руках следствия оказался только верхний его обломок, а остальная часть бесследно исчезла. Однако у подозреваемого нашли остаток кола. Никакими сопоставлениями и анализами не удалось доказать идентичность этих двух обломков. И только когда криминалист изучил срезы обоих образцов дерева, то обнаружил сходство в чередовании широких и узких колец, что стало одной из важных улик в этом деле. Сейчас с помощью дендрохронологического метода удается выяснять даже лесничество, откуда вывезены похищенные лесоматериалы.

Видимо, каждый встреченный на нашем пути пень не только фундамент когда-то работавшего бюро погоды, но и миниатюрная обсерватория, дающая огромную информацию о жизни Земли и Космоса. Дендрохронология — это история Вселенной. Но такую книгу нужно научиться правильно читать и понимать.

Еще К. А. Тимирязев говорил, что растения способны переводить лучистую энергию Солнца непосредственно в химическую энергию органических веществ. С другой стороны — повседневная практика свидетельствует, что развитие растений определяется конкретными условиями сезона и местности, которые, в свою очередь, также во многом зависят от состояния деятельности Солнца. Таким образом, влияние солнечной активности может быть прямым и опосредованным климатогидрологическими условиями. Если между погодой, ростом деревьев и солнечной активностью существуют те или иные связи, значит ширина годичных колец может служить прогностической информацией не только для будущего развития растений, но также для предсказания погоды и даже самой солнечной активности.

В самом деле, регулярные наблюдения за солнечными пятнами начались только с 1749 г. Древесные же кольца могут помочь восстановить историю солнечной активности за сотни и тысячи лет. Это чрезвычайно важно для прогностических изысканий, так как на основании их можно полнее и детальнее установить закономерности, присущие тому или иному процессу. Кроме того, мы не можем уловить всей сложности работы солнечной машины, всего многообразия и тонкостей солнечного влияния на биологические явления, используя только астрономические данные. Солнечное воздействие сильно преобразуется при подходе к земной атмосфере и значительно трансформируется при приеме биологическими объектами.

В результате сочетания действия земных и космических сил образуется сложная гамма колебаний биологических процессов, что проявляется и в динамике развития растений, ибо на их прирост оказывают влияние самые различные факторы — плотность и высота насаждений, температура, увлажненность местности и многое другое.

Для выяснения структуры цикличности прироста деревьев необходимо провести целый комплекс вычислительных работ. Одним из первых за эту задачу взялся уральский лесовод Г. Е. Комин, исследовавший ширину колец 879 деревьев с общей продолжительностью хронологических рядов около 12 тыс. лет; В анализ были включены показатели прироста самых различных деревьев — лиственницы и ели, кедра и пихты, березы и дуба, но главным образом изучалась сосна, обладающая выраженными годичными кольцами.

Проведенный анализ показал, что для прироста деревьев характерны в основном циклы порядка 80, 30,17, 22, 11, 8, 5 и 3 года в среднем, хотя в каждом конкретном случае эти циклы подвержены некоторым вариациям. Анализируя природу выявленных циклов, автор пришел к выводу, что большая часть колебаний прироста деревьев может быть связана с «солнечнообусловленными» изменениями циркуляции атмосферы, которые преломляются в динамике растений через повторяемость засушливых и влажных лет. Действительно, в наборе выявленных циклов можно найти периоды, отвечающие 17—20-летней волне приливных сил Луны и Солнца, 30— 40-летнему брикнерову циклу, а также 80, 11 и 5-летние вариации, по всей видимости обусловленные солнечными воздействиями.

Большинство дендрохронологов предполагают, что на верхнем (от уровня моря) и полярном пределах произрастания древесной растительности индексы ширины колец отражают в основном изменения термического режима вегетационного периода, а на нижнем и южном пределах — режим увлажнения. Например, для среднеазиатского можжевельника — арчи установлено, что в горах наибольшие кольца возникают в жаркие сезоны, тогда как в долинах эти деревья, наоборот, в таких условиях замедляют свое развитие. Каждый тип леса отливается спецификой прироста. Но в любых случаях определяется та или иная степень зависимости от солнечной активности.

Оставьте комментарий!

grin LOL cheese smile wink smirk rolleyes confused surprised big surprise tongue laugh tongue rolleye tongue wink raspberry blank stare long face ohh grrr gulp oh oh downer red face sick shut eye hmmm mad angry zipper kiss shock cool smile cool smirk cool grin cool hmm cool mad cool cheese vampire snake excaim question


Используйте нормальные имена. Ваш комментарий будет опубликован после проверки.

     

  

Если вы уже зарегистрированы как комментатор или хотите зарегистрироваться, укажите пароль и свой действующий email. При регистрации на указанный адрес придет письмо с кодом активации и ссылкой на ваш персональный аккаунт, где вы сможете изменить свои данные, включая адрес сайта, ник, описание, контакты и т.д., а также подписку на новые комментарии.

(обязательно)