Определение возраста дерева по годичным кольцам

Определяем возраст дерева по кольцам

Как определить возраст дерева?

Деревья могут жить очень долго. Порой продолжительность жизни дерева достигает нескольких сотен, а то и тысяч лет. Как определить возраст дерева если дата его высадки неизвестна?

Возраст дерева можно определить несколькими способами, все они условно разделены на две группы.

Способы определения возраста дерева:

Не деструктивные – это такие, которые позволяют определить возраст дерева, не нанося ему увечий и не уничтожая его. Сюда мы относим подсчет мутовок, измерение диаметра ствола.

Деструктивные – предполагают, что для определения нужно спилить дерево или нарушить целостность ствола тем самым травмируя растение. Так можно определить возраст дерева по кольцам, а также определить возраст дерева по диаметру ствола.

Как определить возраст дерева по мутовкам на стволе?

Как определить возраст по мутовкам? Для начала определимся, что такое мутовки.

Мутовки – это ветви, расположенные веерообразно на стволе дерева.

Такой способ определения возраста дерева подходит в основном для деревьев хвойных пород.

В чем же суть метода? Хвойные деревья образуют новые мутовки каждый год жизни, соответственно посчитая их мы сможем примерно понять сколько лет дереву.

Существует два способа такого подсчета:

Нужно посчитать мутовки, которые находятся выше уровня груди человека и прибавить к ним единицу. (единицу прибавляем, что бы учесть нынешнюю крону дерева);

Нужно посчитать все мутовки, находящиеся на дереве и прибавить к получившемуся числу 3 – если меряете возраст сосны, 4 – если определяете возраст ели, 5 – если нужно узнать возраст пихты и 10 – если речь идет о кедре. Разные цифры прибавляем потому, что первые мутовки на разных хвойных появляться в разном возрасте, например, у сосны не ранее чем в три года и так далее.

Этот способ самый простой, но и результат дает не до конца точный. Зато не требует уничтожения дерева.

Как определить возраст дерева по диаметру ствола?

Возраст дерева по диаметру ствола. Это еще один способ определения возраста дерева без нанесения ему вреда. Он более сложный чем предыдущий, так как требует определенных знаний и подготовки, но применять его можно, в отличии от первого, к любой породе дерева.

Для того, чтобы определить возраст дерева по диаметру ствола Вам необходимо:

— измерить толщину (обхват) ствола с помощью рулетки. Измерять нужно на уровне не менее одного метра от земли;

— далее необходимо вычислить диаметр ствола (здесь не обойтись без познаний в математике, толщину ствола необходимо разделить на 3,14);

— последний этап — нужно разделить уже вычисленный вами диаметр ствола на средний годовой прирост данной породы дерева. Эту информацию нужно поискать в интернете.

Следует учесть, что прирост дерева зависит от многих факторов, таких как климат, условия, место где растет дерево, потому полученный результат можно оценивать лишь как приблизительный.

Определяем возраст дерева по кольцам

Это один из наиболее распространённых и достоверных методов определения возраста дерева.

Но подойдет он вам лишь в том случае если определить нужно возраст уже срубленного дерева, так как определяется возраст ствола по спилу. Для этого вам необходимо всего лишь посчитать кольца, которые имеются на спиле ствола дерева. Кольца эти образуются каждый год, потому их и называют годичные кольца соответственно количество колец=возрасту дерева. Определить возраст дерева по кольцам можно даже если самого дерева уже нет, по пню, который от него остался. Начинать подсчет необходимо с цента и двигаться к краям. На спиле вы увидите светлые (образованные весной) и темные кольца (образовавшиеся летом) считать нужно либо только светлые, либо только темные. Если кольца плохо различимы можно их закрасить синькой или чернилами, так будет удобнее их считать. Следует учесть, что дерево при воздействии на него неблагоприятных факторов окружающей среды, может несколько лет не образовывать годовые кольца, так что результат подсчета тоже будет приблизительным. Ну и если возраст дерева несколько сотен лет, то подсчет займет у вас не мало времени).

Старое или молодое: как определить возраст дерева?

Иногда необходимо понять и знать точно, сколько лет живет конкретное дерево. В зависимости от целей будут отличаться и способы определения возраста растения. Также влияние оказывает порода дерева. Это значимо как для подсчета лет жизни на спиленных или срубленных деревьях, так и при необходимости не вмешиваться в естественный цикл их развития. Рассматриваем все простые доступные варианты.

Спиленное или срубленное

Как определить возраст дерева по кольцам, называемым годичными, вероятно, слышали многие. Достаточно посчитать их количество, обычно довольно хорошо заметное на месте спила ствола.

Для более точного определения лучше сделать срез дважды, максимально близко к корням, затем отшлифовать. Рассматривать следует через лупу или микроскоп. Иногда кольца недостаточно ярко выражены, тогда можно воспользоваться химическим «проявителем». Подойдет спиртовой раствор анилина, жидкость из двухлористого железа, синька, даже обычные разведенные водой чернила, марганцовка.

Есть некоторые тонкости для различных пород. В данном случае то, как определить возраст дерева по годичным кольцам, зависит от принадлежности растения к лиственным или хвойным видам. Если дерево из широколистных пород, лучше производить спил по диагонали, это увеличит ширину обычно тонких и трудноразличимых колец.

Приростный бурав Пресслера (возрастной)

О том, как определить возраст дерева по стволу, не нанося ему никаких значимых повреждений, наши предки озаботились еще в 19-м веке. Если рубить растение не нужно или невозможно, следует применить специальный инструмент, взяв пробу древесины с его помощью.

Бурав состоит из конического, полого внутри цилиндра с резьбой на одном конце. Другой край имеет четыре грани. Именно на этой стороне фиксируется ручка, одновременно выполняющая функцию футляра. В составе инструмента также присутствует пластина с желобками.

Фрагмент древесины, взятый для пробы, называют керном. Для извлечения такого фрагмента из дерева бурав располагают под прямым углом к стволу, затем вкручивают в него.

По мере погружения инструмента в древесину, последняя заполняет полость трубки. После внедрения бура на необходимую глубину, через отверстие на ручке в инструмент вставляют желобчатую пластинку. Посредством поворота бурава в обратную сторону, его извлекают из ствола.

На керне можно легко подсчитать число годичных слоев. Однако всегда следует учитывать то, на каком расстоянии от корней была взята проба. Определить возраст дерева более точно вы сможете, лишь прибавив к цифре, полученной при подсчете колец, число лет, необходимое для достижения высоты, на которой изъят керн. Это зависит от породы растения и условий его развития.

Возрастной бурав позволяет извлекать керн длиной до 35 см, что означает — таким способом можно определить возраст дерева по диаметру ствола, не превышающему 70 см.

У представителей пород, растущих очень медленно, а также у обитателей густо заселенных растениями затененных зон годичные слои тонкие и трудноразличимы. В таких случаях используют оптическое таксационное устройство (УОТ).

Данный прибор снабжен окуляром и линзой. В него помещают керн и, фокусируясь, рассматривают увеличенную оптикой структуру древесины.

Также известно несколько способов определения возраста деревьев без применения каких-либо инструментов.

Хвойные деревья — подсчет количества прожитых лет по мутовкам и коре

Особенности вычисления времени жизни некоторых хвойных деревьев позволяют это сделать достаточно точно и легко, не применяя механизмы. У сосны, ели, кедра, пихты достаточно произвести подсчет мутовок, расположенных на стволе.

Как определить возраст дерева таким образом? Очень просто! Прежде всего, необходимо знать, что такое мутовка.

Мутовкой именуют напоминающее веер расхождение веток. Они находятся на стволе. Пересчитайте их. Теперь к имеющемуся значению следует прибавить 3, если объект вашего внимания — сосна, 4 — для ели, в случае пихты и кедра — 5 и 10, соответственно.

Данные показатели обозначают тот возраст, по достижению которого у конкретного вида дерева формируется первая мутовка. Полученное в результате суммирования число следует считать возрастом дерева.

Немаловажным признаком зрелости растений считают их кору. Значение имеет строение и окраска. У молодых деревьев кора обычно светлее и более гладкая. Для сосен и елей такая поверхность ствола актуальна в течение шести-семи десятков лет жизни, шероховатой она буде только в нижней части — примерно до уровня метра от корней.

По истечении еще одного такого же временного промежутка — в возрасте 130-150 лет, гладкая кора останется только на верхней половине ствола дерева, а в нижней покроется трещинами. Кору старых растений обычно покрывают лишайники и мох.

Плодовые деревья

Для владельцев плодовых садов большое значение имеет возможность определить возраст дерева. Как это сделать, не причиняя вред растениям? Существует несколько методов.

Одним из них является подсчет годичных приростов.

Этот способ позволяет узнать возраст дерева без причинения ему вреда, с погрешностью в 1-2 года. Он чаще других применяется в садоводстве. Такой подход актуален для плодовых и некоторых дикорастущих лесных деревьев. Как определить их возраст быстро?

Достаточно найти самую старую скелетную (крупную, одну из основных в кроне) ветку. У основания каждого годовалого побега формируется наплыв, напоминающий кольцо. Подсчитав такие приросты, довольно легко определить, сколько данному растению лет.

Учет ведут по направлению от верхушки ветки к стволу. К полученной цифре прибавляют 2, итоговое значение и будет искомым возрастом дерева. Годичные наплывы довольно сложно определить у растений, чей возраст превышает три года. В таком случае лучше посчитать ветвления. Однако при различных условиях побеги способны погибнуть или сформироваться в количестве более одного в год. Данный метод будет иметь чуть большую погрешность, чем предыдущий.

Саженцы плодовых деревьев

Отдельно следует обсудить распознавание зрелости саженцев.

Растение, взошедшее летом, обычно достигает за год высоты 70-100 см, диаметр ствола на расстоянии 10 см от корней не превышает 1-1,3 см. Годовалый саженец еще не дал боковых ответвлений. Соответственно, будут отсутствовать и следы их удаления. Корни не длиннее 35 см, но, обычно, и не короче четверти метра.

Особенное внимание надо обратить на саженцы, родом из субтропических зон. Они способны начать ветвиться уже в первый год при благоприятных условиях. Недобросовестные продавцы могут выдать их за более зрелое растение, но, в итоге, южный саженец не перенесет зиму средней полосы.

Как определить возраст дерева по диаметру ствола

Такой метод существует, но его сложно назвать корректным без детального понимания факторов, влияющих на рост и формирование конкретного растения. Показатели будут зависеть от его вида, местности, условий окружающей среды данного региона и участка произрастания дерева в частности.

Можно рассмотреть подобный вариант на примере дуба.

Для этого потребуется или специальная мерная вилка, или придется обойтись мягкой рулеткой, сантиметром портного.

У данного вида измерение осуществляют на расстоянии 1,3 м от земли.

По длине окружности диаметр вычисляется при помощи математической формулы, известной со времен средней школы: D (диаметр) = L (длина окружности) / Пи (постоянная величина, значение равно 3,14).

Для следующего шага потребуется информация о среднем годовом приросте измеряемого вида дерева. Для дуба он составляет около 44 мм.

Чтобы рассчитать возраст, диаметр следует разделить на коэффициент прироста (в данном случае — 44).

Такие вычисления не очень достоверны, они имеют погрешность до 15 %, так как значение годового прироста каждого дерева — показатель очень индивидуальный и зависимый от множества внешних факторов.

Исследовательская работа «Определение возраста тополя по его годичным кольцам»

Для дошкольников и учеников 1-11 классов

16 предметов ОРГВЗНОС 25 Р.

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗРАСТА ДЕРЕВА

ПО ЕГО ГОДИЧНЫМ КОЛЬЦАМ»

Выполнила: ученик 4 класса

учитель начальных классов

Снегирёва Наталья Владимировна

Практическая часть исследования. ………………………………5 стр.

Я хочу начать свою исследовательскую работу с того, что в 1969 году была построено новое здание Зюзинской средней школы. Затем учащиеся 1-10 классов во время школьных субботников вместе с учителями посадили саженцы деревьев вокруг школы. Саженцы росли, зеленели и благодаря уходу превратились в огромные деревья. Особенно стройным и могучим был тополь росший у входа в школу. Но 2011 году это дерево вынуждены были спилить, т.к. оно стало угрожать безопасности школы. Спил этого дерева мы решили исследовать. Я попыталась самостоятельно определить возраст дерева, и уточнить, в каком году оно было посажено.

Поэтому я выбрал тему: «Определение возраста тополя по его годичным кольцам».

Определить возраст тополя и установить связь между возрастом и условиями его произрастания.

1. Изучить литературу по теме;

2. Определить возраст дерева по конкретно выбранному спилу дерева;

3. Проанализировать годовые кольца.

4 . Сформулировать выводы, позволяющие подтвердить высказанную гипотезу.

1.По количеству годовых колец можно определить возраст дерева.

2. Ширина между годичным кольцам зависит не только от возраста дерева, но и от условий жизни дерева в разные годы.

Предметом исследования является спил тополя, росшего возле школы.

Объект исследования факторы, влияющие на ширину годичных колец.

Основные методы работы:

метод анализа и обобщения.

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 зависимости от множества факторов, действовавших в летний период (продолжительность сезона, температурный режим, количество осадков и прочее) толщина годичных колец в разные годы жизни дерева различна. Различия в толщине колец в разные годы достаточно значительны. При учёте ширины каждого кольца и применении методов математической статистики вероятность ошибки значительно снижается.

Моя работа заключается в исследовании спила. В основе исследования спила тополя лежит метод кольцевого анализа, который основывается на свойстве дерева прирастать ежегодно на одно годичное кольцо.

По годовым кольцам я попытаюсь определить возраст дерева и условия произрастания.

Описание исследуемого материал.

Для исследования использовалось дерево с вырубки, взят поперечный спил тополя. ( Приложение №1)

При внимательном рассмотрении поверхности спила невооруженным глазом и на ощупь можно убедиться, что древесный срез разный по структуре.

Подсчет ширины колец.

Самая ответственная процедура при выполнении данного задания – подсчет ширины годичных колец.

Вначале тонким карандашом намечаю линию, по которой буду проводиться измерения. Линия должна проходить точно от центра спила до его внешнего края ( по радиусу ). Для измерения следует выбрать сектор ствола с наименьшим количеством аномалий – трещин, неконцентрических уплотнений, остатков сучков, старых затекших ран и т.п. Линия подсчетов должна проходить по максимально «среднему» сектору древесины.

Затем к внешнему краю последнего (наружного) кольца прикладываем линейку с хорошо различимыми миллиметровыми делениями. Ноль линейки должен совпадать с внешним краем последнего кольца.

Исследование проводится с помощью линейки (линейку берём 30 см) и лупы

Диаметр ствола D – 66 см

R ₇ = 0,5 см R ₈ = 0,5 см R ₉ =0,9 см R ₁₀ = 1см R ₁₁ =0,9см R ₁₂ =1см R ₁₃ =1см R ₁₄ =0,9см R ₁₅ =0,5см R ₁₆ = 0,6см R ₁₇ = 0,5см R ₁₈ = 0,7см R ₁₉ =0,8см R ₂₀ = 1см R ₂₁ =1,5см R ₂₂ =0,4см R ₂₃ =1см R ₂₄ = 1,5см

R ₂₅ = 1,8см R ₂₆ = 2см R ₂₇ = 1,5см R ₂₈ = 1см R ₂₉ = 1,4см R ₃₀ =1,5см R ₃₁ =1,4см R ₃₂ =1см R ₃₃ =0,8см

R ₃₄ = 2см R ₃₅ = 2см R ₃₆ = 2см R ₃₇ = 2,3см R ₃₈ = 2,5см R ₃₉ =0,6см

Исследование с помощью лупы показал, что примерный радиус ширины между годичными кольцами составляет R ₁ = 1.5 см (см. приложение 5)

Образец имеет сорок годовых колец. В центре находится более рыхлая сердцевина, хорошо заметная. Годичные кольца широкие, темные и светлые едва различимые не одинаковые по ширине на разных сторонах дерева, древесина прочная.

В ходе исследования измерения подсчетов годичности колец я выяснила, что дереву 40 лет, его посадили примерно в 1971 году. 2011(год, когда дерево спилено)- 40(количество годовых колец)= 1971год. Это подтверждается воспоминаниями очевидцев. Школу открыли в 1970 году, деревья садили на следующий год весной .

По ширине расстояния между годичными кольцами от 0,5 до 2,5 мм.

Также я определила благоприятные и неблагоприятные годы для роста дерева, это показано в таблице. (Приложение 6)

Также, исходя из расстояния между годичными кольцами, я выяснила, где у дерева была южная и северная стороны. Это видно по годичным кольцам. Там, где узкие кольца и ширина между кольцами от 0,2 мм до 1 см — это север, а где широкие кольца и ширина между кольцами от 1см до 2,5 см — это юг. ( Приложение 7)

Вывод: возраст дерева примерно сорок лет. Росло оно на влажных землях, хорошо питалось, об этом свидетельствуют широкие, светло-желтые кольца и состояние древесины. Дерево росло в хорошо освещённом месте, именно поэтому ширина годовых колец на разных сторонах дерева примерно одинакова.

Сказать можно точно, что такое растение могло стать долгожителем, если бы его не спилили.

Проанализировав полученный материал, я пришла к выводу, что, подсчитав с помощью линейки число годичных колец, можно определить приблизительный возраст спиленного дерева.

По толщине годичных колец можно узнать, в каких условиях росло дерево в разные годы жизни. Узкие годичные кольца свидетельствуют о недостатке влаги, о затенении дерева и о его плохом питании. По годичным кольцам можно определить и стороны света. Годичные кольца обычно шире с той стороны дерева, которая обращена к югу, и уже с той, которая обращена к северу.

Поскольку каждый год толщина ствола увеличивается, то, казалось бы, долгожителей нужно искать среди толстых деревьев, но не тут то — было, рост дерева в толщину в основном зависит не от возраста растения, а от условий его произрастания.

Можно спросить: «Для чего знать возраст дерева?»

Ответ, на мой взгляд, прост. Дерево своеобразный источник информации, по которому человек может узнать, о погодных условиях, о качестве почвы, экологическом состояние местности в разные периоды времени. Дерево «можно прочесть как книгу». Приглядись внимательно и ты проникнешь в тайны прошлого и настоящего!

1. Б.Н.Головкин, М.Т.Мазуренко. Энциклопедическое издание

«Я познаю мир» -М.: ООО « Издательство Астрель» 2002.

2. В.А.Корчагина. Биология: Растения, бактерии, грибы, лишайники: Учеб. для 6-7 кл.-М.: Просвещение, 1990 г.

Годичные кольца деревьев, а что мы узнаем

Годы жизни деревьев умеренных и холодных широт можно определить по поперечному спилу их стволов, посчитав годичные кольца (годовые слои). Такой слой, как правило, соответствует приросту древесины за один вегетационный период. Древесина, рождающаяся весной и в начале лета, заметно отличается от более поздней, появляющейся в конце лета и осенью.

Когда дерево только начинает вегетировать, то в древесине образуется много широкопросветных сосудов. Осенью сосуды формируются узкие, а сама она становится более плотной и темной. Обычно переход от ранней древесины к поздней постепенный, зато переход от поздней к ранней прослеживается довольно четко, и границы между ними хороша видны невооруженным глазом. Каждому кольцу, как правило, соответствует один год. Хотя иногда возникают так называемые ложные кольца. Это происходит в том случае, если из-за неблагоприятного лета (засуха или холод), оно начинает вегетировать осенью.

Вот какой случай произошел в Тюри (Эстония) 25 августа 1818 г. Во время грозы молния ударила в 25-метровый дуб; пораженное дерево распилили на части. И тут выяснилось, что концентрические слои древесины дуба под воздействием молнии отслоились друг от друга и свободно выдвигались наподобие телескопической антенны.

Самые старые деревья-гиганты

Поскольку каждый год толщина ствола увеличивается, то казалось бы, долгожителей надо искать среди толстых деревьев. И действительно, долгое время самыми старыми считали деревьев-исполинов, произрастающих в Северной Америке,— секвойи и секвойядендроны.

Секвойи — деревья-гиганты: высота — около ста метров, диаметр ствола достигает 8,5 м. Одну такую секвойю пилили семиметровой пилой почти две недели, а чтобы перевезти древесину этого дерева, потребовалось 30 железнодорожных платформ. Еще два любопытных факта. В Национальном парке секвойи (США), на пне исполинской секвойи, спиленной в середине XIX века, предприимчивые американцы устроили летнюю танцплощадку, где одновременно помещались 16 пар танцующих, 20 зрителей и 4 музыканта.

В Йосемитском национальном парке (20 км от Сан-Франциско) произрастает знаменитая секвойя «вахвонах» — великое хвойное дерево. В 1881 г. на месте огромного дупла в ее стволе пробили тоннель длиной 8,7 м, шириной 2,5 м и высотой 3 м.

Среди этих деревьев-гигантов растительного мира и обнаружили секвойю , чей возраст был 2125 лет. Долгое время ее считали самым старым деревом. Еще более внушительные размеры у секвойядендрона (веллингтония, мамонтово дерево), диаметр его ствола достигает 10 м, произрастает в Калифорнии на западных склонах Сьерра-Невады.

Сравнительно недавно пальму первенства среди деревьев-долгожителей секвойя уступила остистой сосне межгорной, произрастающей на каменистых склонах гор Уайт-Маунтина (запад Северной Америки). Никто и не предполагал, что, в общем-то небольшие деревья (высотой до 10 м) имеют столь почтенный возраст. В 1955 г. одну из таких сосен спилили для научных исследований. Когда же по годичным кольцам подсчитали ее возраст, то ученые были крайне удивлены: остистой сосне 4900 лет! Исследователям ничего не оставалось, как пенять на себя за неосмотрительность и пожалеть о содеянном.

Зато остальные сосны-старожилы были изучены с особой осторожностью и с 1958 г. взяты под охрану государства. Среди сосен-долгожителей насчитали немало деревьев, чей возраст перевалил за 4 тысячи лет. Все деревья-четырехтысячники получили собственные имена: «Альфа» — самое первое обнаруженное дерево в возрасте свыше 4 тысяч, «Патриарх» — самое толстое дерево из остистых сосен (диаметр ствола 3,5 м), «Мафусаил» — самое старое живое дерево, ему 4600 лет (по библейским сказаниям Мафусаил прожил дольше всех среди людей — 969 лет).

Годичные кольца остистой сосны настолько плотны, что неразличимы невооруженным глазом. Это неудивительно: ведь за сто лет диаметр ствола увеличивается не более чем на 2,5 см. А на одном из участков среза,— длиной всего 12 см,— насчитали 1100 годичных колец. Так что самые древние из остистых сосен появились на Земле тогда, когда в Египте фараоны начали сооружать первые пирамиды.

По годичным кольцам определяют не только возраст дерева

Сегодня, чтобы определить возраст дерева, нет нужды его спиливать. Дендрохронологи — специалисты по «чтению» годичных колец — высверливают буравчиком столбики древесины толщиной с грифель, а затем исследуют их под микроскопом.

А японские изобретатели сконструировали портативный рентгеновский аппарат, с помощью которого можно делать снимки поперечника ствола, не причиняя дереву даже малейшего вреда; по этим снимкам специалисты определяют не только возраст дерева, но и его самочувствие (насколько это слово можно применить к дереву).

Ширина годичных колец дерева меняется год от года, поэтому совокупность всех колец — летопись, в которой знаток может прочитать

Да нужно ли расшифровывать древесную летопись? Конечно нужно, ведь она помогает раскрыть некоторые тайны прошлого. Долгое время американских историков волновала загадка скального города, построенного в XIII в. в Меса-Верде (США, Калифорния). Почему жители его покинули? Как поведали годичные кольца бревен, без которых, конечно же, не обходились сооружения древнего города, это случилось из-за многолетней засухи. все: температурные колебания воздуха, количество осадков, лесные пожары, нашествие насекомых-вредителей, гибель соседних деревьев. Ширина каждого отдельного кольца тоже не везде одинакова, она зависит от положения дерева относительно солнца, затенения его соседними деревьями, от направления ветров и тому подобного.

Определять возраст деревьев по годичным кольцам впервые предложил Леонардо да Винчи; он же предположил, что их ширина зависит от климата. На связь между приростом годичных колец и метеорологическими факторами — температурой воздуха и осадками — впервые указали русские ученые А. Н. Бекетов и Ф. Н. Шведов во второй половине XIX века. Американские исследователи из дендрохронологической лаборатории университета штата Аризона установили по годовым слоям остистой сосны, что на западе Северной Америки в 1453, 1601, 1884, 1902, 1941 и 1965 гг. лето было аномально холодным. Данные по 1941 и 1965 гг. совпадают с наблюдениями метеорологов. Дело в том, что в годы с холодным летом деятельность камбия (соединительной ткани, порождающей древесину) слабая. Повреждение клеток древесины, образовавшихся летом, свидетельствует о вторжении холодных воздушных масс.

Так, исследуя годичные кольца остистых сосен и сохранившихся обломков мертвой древесины этих деревьев, американские ученые составили сводный климатический календарь запада Северной Америки, где вплоть до 6200 г. до н. э. охарактеризован каждый год.

Похожие исследования проводили и в бывшем Советском Союзе. При Ботаническом институте АН Литвы раньше была дендроклиматохронологическая лаборатория. В ней-то и создали дендрошкалу, охватывающую 900 лет. По кольцам старого кедра, обнаруженного на Алтае, ученые установили, какой климат был в этих местах с 1020 по 1979 г. По дендрошкале кедра хорошо видно, как влияют на климат 11 -летние циклы солнечной активности. А еще подметили 80—90-летние ритмы, причину которых пока окончательно не выяснили.

А в журнале «Nature» за 1976 появилось сообщение о новом методе определения климата прошлых веков по годичным кольцам. Установлено, что соотношение изотопов углерода, кислорода и водорода в земной атмосфере находится в зависимости от ее температуры. Так что, подсчитав изотопный состав каждого кольца древесины, можно рассчитать среднегодовые температуры давно прошедших лет. Только для этого надо установить количественную зависимость между изотопным составом годичных слоев и известной среднегодовой температурой.

Над созданием древесного термометра трудились ученые Англии, ФРГ, США. Свои исследования они проводили в Англии, где раньше всех стали регистрировать температуру окружающей среды — около 300 лет назад. Недалеко от мест регистрации температур исследовали древние дубы и пихты и проанализировали содержание изотопов в кольцах. Так проградуировали шкалу древесного термометра. Изучение деревьев-старожилов помогло узнать, какая погода была несколько столетий назад, когда даже понятия не имели о том, что тепло и холод можно измерять.

Но не только о климате прошлых столетий могут поведать годовые кольца хвойных растений. Американские ученые установили, что в них записаны и крупные извержения вулканов. Ведь при извержении в верхние слои атмосферы выбрасывается большая масса вулканического пепла и пыли, которая может оставаться в атмосфере два-три года. Мельчайшие твердые частички задерживают солнечные лучи, поэтому на земле холодает.

Исследуя остистые сосны, ученые подтвердили извержение вулкана Этна в 44 г. до н. э. Только это извержение было зафиксировано в годичных кольцах деревьев в 42 г. до н. э.: два года потребовалось, чтобы пригнать облако вулканической пыли и пепла от Сицилии к Америке.

Дата извержения Этны хорошо известна ученым, а вот насчет еще одного крупного извержения вулкана Санторин, уничтожившего минойскую культуру на о. Крит, у историков был спор. Одни считали, что извержение вулкана Санторин было между 1700 и 1450 гг. н. э., другие — между 1500 и 1300 гг. до н. э. По годичным кольцам остистых сосен дендрохронологи установили, что извержение вулкана Санторин произошло между 1628 и 1626 гг. до н. э.

Лет десять назад американский ученый-ботаник А. Г. Джайкоби предположил, что по годичным кольцам деревьев, произрастающих в районах с сейсмической активностью, можно определить, когда произошло землетрясение и даже какой силы оно было.

В своих рассуждениях он основывается на том, что землетрясение обычно изменяет условия, в которых рос лес: повреждается корневая система, изменяется снабжение деревьев грунтовой водой и так далее. Естественно, эти факторы сказываются на росте дерева и должны быть записаны в годичных кольцах. Действительно, землетрясения отмечаются темными кольцами, расширенными с одной стороны.

Советский ученый Н. В. Ловелиус предположил, что в кольцах деревьев-старожилов должна быть информация о взрывах сверхновых звезд в Галактике. Он изучал спилы двух таких деревьев: арчи (древовидного можжевельника) и амурской лиственницы. Когда подсчитали годовые слои у арчи, обнаруженной высоко в горах Средней Азии, то стало ясно, это растение появилось на свет в 1163 г. и прожило 807 лет. За это время произошло три взрыва сверхновых звезд — в 1572, 1604, 1700 гг. и эти взрывы оказали влияние на биосферу Земли. Взрыв сверхновых замедлил рост деревьев: причем угнетение достигало максимума на 15—16 год после взрыва, 30 лет спустя у деревьев рост нормализовался. Какие физиологические процессы нарушаются под воздействием взрыва сверхновых, пока не установили.

Читая летопись колец, можно извлечь и другую информацию. Например, деревья могут рассказать о степени загрязнения атмосферы в различные годы. Американские физики по годичным кольцам определяют последствия ядерных испытаний. Химики, анализируя химический состав годичных колец, изучают распределение рассеянных элементов в разные периоды.

Каждый раз, перечитав в очередной раз любимую книгу, мы находим в ней что-то для себя новое, чего раньше не замечали. Так и с летописью годичных слоев: пройдут годы и, может быть, кто-то прочитает ее по-новому и откроет для нас совершенно иное содержание этой деревянной летописи, написанной Природой.

О чем могут рассказать годичные кольца деревьев

Дата публикации: 05.02.2019 2019-02-05

Статья просмотрена: 32 раза

Библиографическое описание:

Шишкин Ф. В., Харченко С. А. О чем могут рассказать годичные кольца деревьев // Юный ученый. — 2019. — №2. — С. 51-55. — URL http://moluch.ru/young/archive/22/1374/ (дата обращения: 02.10.2019).

Актуальность исследования — дата рождения человека фиксируется в свидетельстве о рождении. А как определить возраст дерева, если нигде в источниках не зафиксирована дата посадки? Есть множество методик определения возраста дерева, но самым дешевым и простым способом является метод определения возраста по годичным кольцам древесины. Прирост годичных колец зависит от разнообразных факторов среды и относится к признакам, по которым можно определить солнечную активность, влажность почвы, ее плодородие, засоление, температуру, влажность воздуха и др. По толщине колец можно проследить все серьезные экологические изменения в течение жизни дерева. Поэтому прирост годичных колец — четкий индикационный признак состояния среды в предыдущие годы.

Гипотеза — перед началом исследования я сделал предположение, что по годичным кольцам деревьев можно определить причины, повлиявшие на величину годового прироста древесины (на толщину колец).

Цель исследования — изучить факторы, влияющие на годовой прирост древесины (на толщину годичных колец деревьев).

Задачи исследования — изучить способы взятия образцов древесины для исследования и определить влияние климатических и экологических условий на годовой прирост древесины.

Объект исследования — образцы древесины (керны) хвойных и лиственных пород деревьев, растущих в окрестностях г. Долгопрудного.

Почему образуются годичные кольца — каждый год у дерева вырастает наружный слой древесины в виде кольца, поэтому его и называют годичным. Сосчитав число колец, мы точно узнаем возраст дерева.

Каждое годичное кольцо состоит из двух частей: светлой и рыхлой (это внутренняя часть кольца) и более темной и плотной (наружная часть). Эти две части одного и того же кольца образовались в разное время: светлая и более рыхлая — весной и летом; темная — осенью. Зимой в нашем климате дерево не растет. В тропическом климате, где нет зимы, дерево растет все время, и у большинства тропических деревьев нет заметных годичных слоев.

Между древесиной и корой дерева расположена особая ткань, состоящая из живых клеток, способных к делению и росту. Эту ткань называют камбием. Она образует вокруг древесины очень узкое кольцо, которое можно увидеть лишь с помощью лупы. При делении клеток камбия образуются как древесинные клетки, так и клетки коры. Но клетки, которые вырабатывают камбий, различны. В одном случае создаются клетки, из которых состоит проводящая ткань, то есть такая, по которой движутся различные соки дерева и питательные вещества; в другом — ткани механические, придающие крепость стволу.

Весной, когда прекращаются морозы и оттаивает земля, дерево просыпается: начинается движение соков, распускаются листья, происходит цветение, появляются новые побеги. В это время дерево нуждается в ускоренной передаче из корней к ветвям воды и питательных веществ. Поэтому камбий вырабатывает много клеток для построения проводящей ткани, состоящей из широкопросветных сосудов, в которых может поместиться большое количество необходимых соков. Они-то и создают внутреннюю, весеннюю часть годичного кольца. К осени образуются узкопросветные сосуды, которые придают прочность стволу, Клетки механической ткани имеют утолщенные стенки, полости у них значительно меньше. Эти клетки создают наружную уплотненную, осеннюю часть годичного кольца. На следующий год вновь образуются сперва клетки проводящей ткани, а затем механической.

Таким образом, границей между древесиной двух смежных лет является линия соприкосновения клеток, образовавшихся осенью предыдущего года, с клетками, отложенными весной следующего года. На срезе дерева она видна невооруженным глазом. А еще лучше граница между соседними годичными слоями древесины заметна под микроскопом.

Закономерности роста годичных колец — ширина колец с освещённой стороны дерева больше, чем с теневой, поэтому по пням, оставшимся от одиноко стоящих деревьев, можно определить, где север и юг. У видов, начинающих расти под пологом леса (в наших лесах это, например, ель, дуб), как правило, можно наблюдать закономерное изменение ширины колец в первые годы их жизни: пока молодое деревце живёт в тени, кольца узкие, когда света начинает доставаться больше — они становятся шире. Естественное выпадение и вырубка соседних деревьев также влияют на ширину колец — при образовании «окна» рядом с растущим деревом, оно начинает активно расти, прибавляя в росте как в высоту, так и в толщину.

Иногда возникают так называемые ложные кольца: при удвоении годичных колец в результате отмирания листвы из-за весенних заморозков или при объедании её гусеницами и последующем распускании спящих почек. Наряду с удвоением колец древесины иногда происходит и их выпадение. Чаще всего это бывает у угнетенных растений в естественных насаждениях, а также при ослаблении питания растения в результате сильной обрезки или истощения почвы.

Дендроклиматология — по годичным кольцам на основании ряда закономерностей их сложения можно реконструировать климаты прошлого и прогнозировать их в будущем. Такое направление называется дендроклиматология. Предметом её изучения является взаимосвязь между колебаниями климата и приростом древесных растений. Узкие кольца образуются в годы, когда условия для дерева были плохими (угнетение под пологом старшего поколения, засуха, болезнь, нападение насекомых и др.), а широкие — в хорошие годы, когда дерево получало больше света после удаления соседних деревьев, или когда выпадало достаточно осадков.

Исследование годичных колец деревьев — один из способов определения возраста дерева заключается в их валке и подсчете количества годичных колец на срезе. Данный способ обладает рядом недостатков, среди которых следует выделить большую трудоемкость процесса заготовки керна, сопровождающуюся необходимостью валки модельных деревьев, причем поваленные модельные деревья, как правило, оставляются в лесу без дальнейшего использования.

Поэтому в настоящее время основным способом определения возрастных характеристик дерева является взятие небольшого цилиндрического образца (керна), при котором дерево продолжает расти. Керн древесины из ствола растущего модельного дерева извлекается при помощи специального устройства, называемого бурав возрастной.

Конструкция бурава возрастного была предложена М. Р. Пресслером (M. R. Pressler) еще в 80-ых годах 19 века (рис. слева). Тем не менее и в настоящее время классический вид бурава остается неизменным (рис. справа).

Рис. 1. Конструкция бурава возрастного

Основу бурава составляет полая трубка (поз. 1), на одном конце которой находится режущая часть (поз. 2), как правило, имеющая винтовую нарезку, на другом конце устанавливается рукоятка (поз. 3), обеспечивающая ее вращение. Экстрактор (поз. 4) — специальное приспособление, с помощью которой извлекается керн дерева.

Методика взятия керна (рис. 2) — для исследования были выбраны следующие породы деревьев: ель, сосна, лиственница, дуб, осина, вяз. Для исключения влияния фактора освещенности на результаты исследования все образцы отбирались с южной стороны ствола дерева.

Рис. 2. Методика взятия керна

После взятия керна в отверстие от бура забивается деревянный чопик, смазанный садовым варом, что позволяет защитить повреждённое место от проникновения воздуха, воды, бактерий, грибков и насекомых.

Каждый керн укладывался в пластиковую трубочку подходящего диаметра, на которую наклеивался маркировочный ярлык с указанием породы дерева и описанием окружающей местности. В домашних условиях определялось количество годичных колец у каждого дерева, велся подсчет их ширины и производился анализ полученных результатов.

Подсчет количества и ширины годичных колец — это самая ответственная процедура исследования. К внешнему краю керна прикладывается измерительная лупа — при десятикратном увеличении границы годичных колец становятся отчетливо видны. С помощью измерительной шкалы, встроенной в лупу, определяется ширина годичных колец с точностью до 0,1 мм. Подсчет производится последовательно от самого последнего (внешнего) до самого первого кольца (на другом конце керна), фиксируя ширину каждого измеренного кольца в соответствующей строке таблицы.

Для большей наглядности в таблицу заносились величины годового прироста, начиная с 2000 г., хотя возраст деревьев, выбранных для исследования, превышал 40 лет.

Результаты измерений динамики годового прироста деревьев в ширину (мм/год)

Построение графиков — на основании полученных данных о приросте строятся графики динамики роста деревьев по годам. По вертикали откладываются значения ежегодного прироста деревьев в миллиметрах — суммарно для широколиственных пород и хвойных пород; по горизонтали — отмечаются года.

Рис. 3. Прирост кольцев деревьев в ширину за год

Интерпретация данных — анализируя полученные графики, я отметил годы с максимальными и минимальными приростами, выделил длительные периоды замедленного и ускоренного роста деревьев. Затем я попытался связать эти спады и подъемы с какими-либо внешними факторами. К таким факторам, в частности, относятся климат, экологическая обстановка в районе произрастания деревьев, наличие или отсутствие большого числа насекомых-вредителей.

В сети интернет я нашел сведения о климатических условиях в Московском регионе за годы, по которым проводился анализ роста деревьев. Мне удалось выяснить, чем объясняются спады роста после 2002, 2006 и 2010 годов:

Лето 2010 года — в Московском регионе был зафиксирован самый продолжительный период аномально жаркой погоды за всю историю метеонаблюдений. Жара сопровождалась небывало интенсивным смогом в Москве и лесными пожарами в Подмосковье. На графиках хорошо видно, что в 2010 году был зафиксирован максимальный прирост древесины, начиная с 2005 года, сменившийся затем спадом, который продолжался у лиственных деревьев до 2014 года, а у хвойных деревьев продолжается до сих пор. Стоит отметить, что лиственные деревья быстрее восстановились после пожаров и засухи по сравнению с хвойными деревьями.

Зима 2005–2006 годов — в январе 2006 года в Московском регионе были зафиксированы самые продолжительные морозы за последние 20 лет. С 17 по 25 января среднесуточная температура воздуха не превышала -20ºС. Ночью морозы опускались до -37ºС. На графиках это отмечено снижением годового прироста древесины в 2006 и 2007 годах. Причем особенно сильно это заметно по лиственным деревьям.

Лето 2002 года — в Московском регионе был длительный период жаркой и сухой погоды, продолжавшийся с конца июля до середины сентября. Жара сопровождалась интенсивным смогом в Москве и торфяными пожарами в Подмосковье. На графиках видно, что после 2001 года произошло падение годового прироста древесины, которое продолжалось до 2004 года.

Моё исследование показало, что анализируя годовой прирост, можно «прочитать» историю жизни дерева; структура годичных колец и величина годового прироста зависят от множества факторов, основными из которых являются климатический и экологический факторы; наблюдая за динамикой изменения годового прироста можно определить, каким был климат и экологическая обстановка в районе произрастания дерева в прошлом;

Мы должны бережно относиться к природе и выбирать такие методы исследования и использования, которые причиняют ей наименьший ущерб.