树木年轮是什么?长什么样?
年轮指的是树木由于周期性季节生长速度不同,而在木质部横切面上形成肉眼可分辨的层层同心轮状结构。
树木年轮是在树木茎干的韧皮部里的一圈形成层。当我们把树干打横锯开,露出一个横切面,会看到面上满布一个个同心圆的环,那就是年轮了。我们可以数环数找出树龄,每一环代表一年。
树木年轮是怎么形成的?
年轮图案同气温、气压、降水量有一定的关系,即跟季节交替有很大关系。
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;秋天到冬天这段时间内,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。
所以,植物在春夏之间成长的部分比较柔软,而且较宽厚;在秋冬之间生长的部分较窄而硬。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。
树木年轮就是一年一个圈吗?
当然,并不是所有的树木都是一年一个圈的,有些树木的年轮就不符合这种规律,我们称之为“假年轮”。为什么有的树木不是一年一个圈呢?
这是因为树木的生长周期是不一样的,有的树木生长周期短,一年能够有节奏地生长三次甚至多次,会形成三个或多个年轮,但是我们不能将其当做三年来计算。
由此可知,并不是所有的树木都可以通过数年轮的方法来测知其年龄。事实上,只有温带的树木,因为有着正常的生长周期,气候季节性变化比较明显,年轮才比较显著,才可用这种方式测知其年龄。
热带地区的树木,因为气候季节性变化并不明显,形成层所产生的细胞差异并不大,所以年轮往往并不明显。所以,要推算他们的年龄当然就更加困难了。
树木年轮科学家用来干什么?
气候变化是当今世界的热门话题。要提高对气候变化规律的认识,必须对过去气候变化有充分的认识和了解。然而,现代气象观测资料的年代有限,想要获得更长时间尺度的气候变化信息,就需要使用各种气候代用资料,以重建历史时期的气候变化。
而树木年轮(简称树轮)因其具有空间分布广、易于采样、时间序列长、定年精确、时间分辨率高等优点,是当前应用最为广泛的方法。
树木生长的快慢与气候因子之间存在密切的联系,树轮不仅在宽度上有逐年变化,而且密度亦有显著差异,不但可以推断气候要素的年际变化,还可以了解季节变化、气候事件发生的早晚和持续时间等。年轮同位素分析也逐渐成为年轮学研究的重要途径之一。
它通过研究树轮的木质部C、H、O(碳、氢、氧)稳定可测的同位素比值,探索气温、降水、湿度等气候和环境因子的变化,可以提供过去气候和环境变化的丰富信息。
此外,科学家还利用树轮灰度、树轮细胞形态、树轮化学元素含量等提取更为丰富和精细的环境信息,重建过去的历史事件,其可重建的范围非常广泛。
其中包括河流径流量变化、极端水文事件、冰川进退、湖泊水位变化、森林演替和更新、林木生长量和植被覆盖变化、厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)指数、二氧化碳浓度、环境污染、低温年、火山喷发、地震、森林火灾、病虫害、太阳活动、陨石撞击等。
从目前研究深度来看,已由初期的对树轮宽度、密度和灰度等的树木年轮物理特征的分析发展到了对树轮稳定同位素、化学组分的树轮化学特征的研究以及树木解剖结构、树轮细胞和分子尺度的研究。
由经验性分析转向机理性研究,同时注重气象学、植物学、化学及环境学等学科知识的综合运用,有助于提取记录在树轮内部的更详细的环境信息,从而为气候变化的研究提供更多的依据。