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年輪 可以告訴我們 哪些秘密?

一段時間以來,自然科學正以高科技手段,滲入考古研究,隨之而來的是科技考古的熱潮。在科技考古中,樹輪年代學越來越引起人們的重視。樹輪年代學則是一門從誕生之日起就和考古學交織在一起的學科。

在伐木後的樹樁上,常常可以看到一圈圈木質疏密、顏色深淺相間的同心圓圈,這就是樹木的年輪,它可謂是一部有「文字」記載的科學「巨著」。樹木年輪可以告訴我們哪些秘密?我們如何利用樹木年輪推進考古學的研究?

樹輪定年可精確到季節

年輪可以說是樹木在生長過程中記載自己年齡的一種獨特方式。提及樹輪定年的奧秘,專家說:「樹木樹榦的形成層每年都有生長活動,形成早材和晚材,每一個年輪的寬度包括當年的早材和晚材,多數溫帶樹種一年形成一個年輪,因此年輪的數目就表示樹齡的多少,年輪的寬窄則與相應生長年份的氣候條件密切相關,在乾旱年份樹木生長緩慢,年輪就窄;在濕潤年份年輪就寬。

同一氣候區內同種樹木的不同個體,在同一時期內年輪的寬窄變化規律是一致的,因此,樹木的不同個體之間能夠交叉定年。」

說到樹輪定年相比其他定年方法的優勢時,專家表示,樹輪定年是最精確的一種定年方法,可以精確到年,甚至到某個季節。定年準確的長年表則可以用來推測過去社會經濟和文化狀況、貿易、藝術品的真偽、聚落的居住史和建築史等,還用於氣候重建、環境研究和碳十四校正。

樹輪可揭示氣候的變化規律

樹木年輪不僅記錄著自己的年齡,它還是周圍環境的記錄器,從這個記錄器,可以提取各種環境信息,比如氣候(包括溫度、降水)等。專家說:「由於太陽黑子的活動周期會影響氣候,氣候的變化又會影響到樹木的生長,從而使樹木形成不同寬窄的年輪。

樹木年輪定年準確、時間序列長、樣本量多、環境變化指示意義明確且可定量,因此被視為高精度氣候環境的代用資料。」我們通過不同地區的樹木年輪能讀解出不同的信息,比如,對於乾旱和半乾旱的柴達木盆地來說,較寬的年輪即意味着當年比較多的降水;而對於寒冷高海拔的青藏高原上限樹木來說,較寬的年輪則意味着溫暖。

利用樹輪可以揭示過去氣候的變化規律,重建過去氣候,那是否可以用來預測未來的氣候呢?要預測未來氣候演變趨勢,必須準確重建過去氣候演變特徵和規律。首先要建立長時間序列的年輪年表;其次所建年表不僅要保留較多的高頻氣候變化信息,還要保留較多的低頻氣候變化信息。只有深刻地把握了過去氣候演變特徵和規律,才能更好地預測將來。

樹輪可估計出自然災害過程

如今,地球似乎進入了一個自然災害頻發的時期,那在過去是什麼樣的呢?我們對自然災害的研究到了一個什麼樣的階段呢?我們可以利用異常年輪結構估計自然災害過程,在分析雪崩、滑坡、泥石流、洪澇災害、落石現象方面,已經取得了不少進展。根據樹輪形態還可以分析其它地質災害,如冰川融化造成的洪水、冰崩;還可分析非地質災害,如颶風、龍捲風和海嘯等發生的地點和時間;此外,還可以對火山爆發、地震、病蟲害等進行研究。

年輪的異常結構包括反應木、霜輪、淺輪、火傷、裂痕、偽輪等,這些異常年輪結構大都與特殊生境或極端環境事件密切相關,對它們進行目測、解剖結構和化學成分的研究將有助於對引發樹輪發生異常變化的環境事件的理解。

比如對地震的研究。樹木的生長一旦受地震干擾,會發生十分明顯的變化,而且這一影響會持續幾年至十幾年。譬如,在10年尺度上,祁連圓柏在1880s出現生長釋放的頻率最高,這可能與1870s在本區域發生的嚴重地震災害有關。當然,由於地震活動的周期較長,只有存活久遠的樹木,方能為人們研究過去的地震事件提供有別於儀器和文字記錄的另一條線索,這也需要我們進一步研究。

樹輪可儲存大量古代文化的記憶

樹木年輪不僅記錄著周圍環境的信息,也儲存着大量古代文化的記憶。以對柴達木盆地德令哈市和都蘭縣墓葬群古木樹輪的研究為例,具體闡釋了這一點。

研究重建了青海都蘭縣1176年上年7月到當年6月的降水量,從古木年輪重建的降水可以看出,60%的降水重建值低於1940年以來的年降水平均值,可以推測過去相對乾旱年份發生頻率要比現在乾旱年份發生的頻率高。另外,在51AD-375AD和426AD-475AD有兩個很長的乾旱期。吐谷渾部落的大規模遷移和這兩個乾旱期是基本一致的,這兩個乾旱期很有可能是當地農業經濟轉換成畜牧經濟的一個環境動力。

此外,在柴達木盆地考古發掘的墓葬中,有14座墓葬應用樹輪年代學研究精準定年,結果顯示這些墓葬的建立年代都在7—8世紀。根據定年結果和出土文物研究結果,我們認為從早唐到盛唐(7—8世紀後半葉)漫長的歲月里,青海路有可能還是中西交通的中心之一,關於青海絲綢之路的重要歷史地位和作用有待進一步研究。藉助考古材料、歷史文獻等,與已有的自然科學的研究結果進行整合,有助於古代文化的深入研究。

樹輪年代學,即樹輪定年,是對樹木年輪年代序列的研究。現代樹輪年代學的內容不僅包括利用最外層樹輪確定木材年代的學科,還包括從樹輪序列中提取出環境信息的各種學科。樹輪年代學從誕生之日起就和考古學交織一起。樹輪年代學在考古學研究中不僅可以判定過去人類文化遺存的年代,還可以對過去氣候和環境進行重建和研究,尤其重要的是對碳十四年代進行校正。

責任編輯: 王和   來源:奧秘世界 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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