树木的年轮告诉了我们什么?
如果将一棵树的树干锯断,在它的截面上就呈现出一幅明暗相间的同心图案,这就是年轮。近代科学研究已揭示出在年轮那奇特的图案中,隐含着自然界千变万化的大量信息,其中也蕴藏着丰富的地理知识。一、四季与年轮 生物学家告诉我们,树干主要由树皮、木质部和髓构成,如果进一步用显微镜观察,可以详细地看出它包含有表皮、木栓层、皮层、韧皮部、形成层、木质部、髓和髓射线等部分。 树木就靠形成层内细胞分裂才逐渐长大长粗。研究发现,一年内细胞分裂的快慢是随着季节的变化而变化的。春季气候较暖,树木体内储藏的养料陆续输送到形成层,此时该层内细胞分裂迅速,长成的木质部细胞体大壁薄,木材疏松、谓之春材。 从夏到秋,形成...全部
如果将一棵树的树干锯断,在它的截面上就呈现出一幅明暗相间的同心图案,这就是年轮。近代科学研究已揭示出在年轮那奇特的图案中,隐含着自然界千变万化的大量信息,其中也蕴藏着丰富的地理知识。一、四季与年轮 生物学家告诉我们,树干主要由树皮、木质部和髓构成,如果进一步用显微镜观察,可以详细地看出它包含有表皮、木栓层、皮层、韧皮部、形成层、木质部、髓和髓射线等部分。
树木就靠形成层内细胞分裂才逐渐长大长粗。研究发现,一年内细胞分裂的快慢是随着季节的变化而变化的。春季气候较暖,树木体内储藏的养料陆续输送到形成层,此时该层内细胞分裂迅速,长成的木质部细胞体大壁薄,木材疏松、谓之春材。
从夏到秋,形成层内得到的养料逐渐减少,该层内细胞分裂逐渐变慢,长成的木质部细胞渐渐变小,细胞壁渐渐变厚,木材逐渐致密,此谓夏材。由去年的夏材到今年的春材之间有明显的界限,年深日久,在木质部的截面上就显出一层层的同心圆──年轮。
由此可见,年轮的形成是四季交替变化的结果。 二、气候与年轮 年轮的生长受树木生长环境因素的影响,因此,它能反映出历年来气候变化的情况。就一棵温带的树木而言,一个特冷或干旱的夏天的年轮生长量,要比一个温暖和雨量适中的夏天年轮的生长量要小。
在高山森林的上界和北半球高寒地区的森林北界,温度是影响树木生长的关键因子,宽年轮表示暖年,窄年轮表示冷年。干旱地区的树木对降水量反应敏感,年轮的宽窄往往反映年降水量的多少。 三、太阳活动与年轮 气候变化与太阳活动紧密相关,因此,年轮的生长也能反映太阳活动的变化。
事实也是如此,树木年轮宽度的变化就有明显的11年周期。台湾省丝柏树的增长亦有百年、22年及11年的周期,这些正好是太阳活动的周期。有人分析加拿大哥伦比亚省的49种云杉树的生长情况,发现那些树龄在300年以上的云杉树的树干的截面积增加数与太阳活动的世纪周期有关。
在太阳黑子强周期内,树干截面积增加数平均为9。6cm2/年左右,而在黑子弱周期内,树木截面积增加数平均约为8。8cm2/年。在美国亚利桑那洲的北部高原生活着25株树龄超过500年的黄松,分析其年轮的变化,也测量出一个33年左右的与太阳活动的布鲁克纳周期相应的周期。
年轮是树木在生长过程中受季节影响形成的,一年产生一轮。每年春季,气候温和,雨量充沛, 树木生长很快,形成的细胞体积大,数量多,细胞壁较薄,材质疏松,颜色较浅,称为早材或春材;而在秋季,气温渐凉,雨量稀少,树木生长缓慢,形成的细胞体积小,数量少,细胞壁较厚,材质紧密,颜色较深,称为晚材或秋材。
同一年的春材和秋材合称为年轮。第一年的秋材和第二年的春材之间,界限分明,成为年轮线,表明材木每年生长交替的转折点。因此从主干基部年轮的数目,就可以了解这棵树的年龄。 生长在温带地区和有雨季、旱季交替的热带地区的树木才有年轮,而生长在四季气候变化不大的地区的树木则 年轮不明显。
在树木的年轮上,蕴含着大量的气候、天文、 医学和环境等方面的历史信息。同时,在历史考古、林业研究、地质和公安破案等方面,年轮也起着重要的作用。 历史学上,常用年轮推算某些历史事件发生的具体年代。
如在浩瀚的大海里,有历代沉没的大小船只,根据木船的花纹(年轮)可确定造船的树种;根据材质腐蚀状况确定沉船遇难的时代,及与该时代有关的某些历史事件。 气象学上,可通过年轮的宽窄了解各年的气候状况,利用年轮上的信息可推测出几千年来的气候变迁情况。
年轮宽表示那年光照充足,风调雨顺;若年轮较窄,则表示那年温度低、雨量少,气候恶劣。如果某地气候优劣有过一定的周期性,反映在年轮上也会出现相应的宽窄周期性变化。美国科学家根据对年轮的研究,发现美国西部草原每隔11年发生一次干旱,并应用这一规律正确地预报了1976年的大旱。
我国气象工作者对祁连山区的一棵古圆柏树的年轮进行了研究,并对不同的生长阶段予以科学的订正,推算出我国近千年来的气候以寒冷为主,17世纪20年代到19世纪70年代是近干年来最长的寒冷时期,一共持续250年。
在环境科学方面,年轮可以帮助人们了解污染的历史。 德国科学家用光谱法对费兰肯等3个地区的树木年轮进行研究,掌握了近120~160年间这些地区铅、锌、锰等金属元素的污染情况,经过对不同时代的污染程度的对比,找到了环境污染的主要原因。
在医学上,年轮对探讨地方病的成因有一定的作用。如在黑龙江和山东省一些克山病发病地区,发病率高的年份的树木年轮中的铂含量低于正常年份。这与目前地球化学病因的研究结果非常一致。 森林资源调查中,依据年轮的宽窄来了解林木过去几年的生长情况,预测未来的生长动态,为制订林业规划、确定合理采伐量、采取不同的经营措施提供科学依据。
近年来,美国又将年轮引入地震的研究中。他们认为,地震造成地面移动倾斜后,年轮上留下了树干力图保证笔直生长所做出努力的痕迹;又如根系横越断层或位于断裂附近,由于生长受到阻碍,该年形成的年轮就比较小。
依此可以了解到当时地震的时间和强度,并能揭示地震史及周期,从而可以开展地震的预测预报。 年轮记录了大自然千变万化的痕迹,是一种极珍贵的科学资料,这一点已为人们所公认。为了观察年轮,人们可以用一种专用的钻具,从树皮宜钻入树心,然后取出一 薄片来,上面就有全部的年轮。
这样不用砍倒树木,就可以知道树木的年龄,从而为科学家提供了研究的材料。近年来,日本又研制出一种观察年轮的新方法--CT扫描法。这种方法不但可用来观察树木的生长情况,而且还可以对古代建筑和雕刻等木材的内部状况了如指掌。
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