Страница 7 из 74
Обратимся к первому и лучше всего разработанному биологическому методу — дендроклиматологическому[11]. Основная идея этого метода хорошо известна: на поперечном разрезе ствола любого дерева обнаруживается серия концентрических колец; каждое кольцо свидетельствует о годичном приросте дерева, а подсчет всех колец сразу дает возраст дерева.
В то время как совокупность колец данного дерева представляет, таким образом, очевидную хронологическую ценность, каждое отдельное кольцо само по себе имеет ценность климатологическую. Оно является отражением истории, истории метеорологических условий — благоприятных или неблагоприятных, существовавших в год образования этого кольца. Год благоприятный— широкое, толстое кольцо. Год неблагоприятный — узкая каемка, иногда еле заметная. Годичное кольцо (tree-ring) суммирует метеорологические данные того года, в который оно образовалось. Оно дает как бы климатическую оценку этому году. Нанося на графике по оси абсцисс последовательно годы, а по оси ординат — толщину колец, получают кривую прироста дерева. Флуктуации этой кривой, если их правильно интерпретировать, раскрывают колебания метеорологических условий от одного года к другому[12].
Возникает, однако, вопрос: что следует понимать под благоприятными и неблагоприятными метеорологическими условиями? И прежде всего, что является определяющим в этих условиях — температура или осадки? Рассуждения, как и опыт, приводят к одному ответу: все зависит от места.
В полузасушливых странах, например, в Северной Африке, на юго-западе США, где дефицит осадков является хроническим, а тепло не приносит дереву в период его вегетации никакого ущерба, большой ряд, в котором преобладают очень тонкие кольца, свидетельствует о четко выраженном периоде засушливости, и, наоборот, преобладание широких колец говорит о влажном периоде.
В зонах, расположенных непосредственно у полярного круга, например в Скандинавии, на Аляске, критическим фактором является температура. Можно безбоязненно сказать: тонкое кольцо — год исключительно холодный, широкое кольцо — год менее холодный[13].
В умеренных зонах, например в Западной Европе (за исключением Средиземноморья), в Новой Англии, прирост дерева зависит и от температуры и от осадков, и интерпретация кривых прироста становится более трудной из-за взаимного наложения влияния разнородных факторов. Гарольд Фритс в очерке, посвященном американскому буку в Огайо и белому дубу в Иллинойсе, пытался преодолеть этот хаос [135а]. Он высказался за сложные, но ясно выраженные корреляции прироста деревьев с температурой и осадками за различные месяцы. Но такая передовая по своим методам работа еще только начинается.
Не случайно, что дендроклиматология развилась главным образом в переходных климатических областях, для которых кривые прироста поддаются непосредственной однозначной расшифровке. Действительно, лучше всего исследованы специалистами Скандинавия и Аляска и полузасушливый Юго-Запад США (Колорадо, Калифорния, Аризона). Именно в Аризонском университете, где работал сначала А. Е. Дуглас, а затем Эдмон Шульман, получены интересные результаты в этой области науки[14].
В начале 1900-х годов эта новая отрасль науки получила решающий импульс для своего развития благодаря работам Дугласа. Растущие на западе США деревья и группы деревьев — хвойные всех видов, а в особенности секвойя в возрасте от 500 до 1500 лет, — значительно стимулировали его исследования.
Установив по растущим деревьям точную хронологию выделявшихся засушливостью и влажностью лет, имевших место с XIV в., он смог обнаружить соответствующие некоторым из этих примечательных лет кольца на спилах деревянных балок, сохранившихся в индейских пуэбло, причем в той же характерной последовательности. Узнав таким образом, в каком веке жило дерево, из которого индейцы сделали ту или другую балку, Дуглас по последнему (сразу под корой) годичному кольцу совершенно точно определял год, когда это дерево было срублено, и, следовательно, год строительства или ремонта пуэбло, для которого были использованы эти балки. Этот метод, замененный в настоящее время датированием по продолжительности жизни радиоактивных элементов (С-14), позволил установить последовательность постройки значительного числа индейских пуэбло в точном хронологическом порядке.
Между тем Дуглас понимал также, какой интерес представляет это для изучения собственно истории климата. И его работа, которую продолжили его ученики, позволила добиться замечательных результатов в этой области, о чем свидетельствуют рис. 1 и 2, где синтезированы эти работы.
На трех кривых (рис. 2) время — в общей сложности около тысячелетия — отложено по оси абсцисс, а относительная толщина годичных колец — по оси ординат. Для построения этих кривых Шульман использовал данные о трех группах хвойных деревьев, очень чувствительных к засухе. Две группы деревьев, возраст которых значительно превышает не только сотни, но даже тысячу лет, расположены на севере Аризоны, соответственно во Флагстаффе и в Тсеги; третья находится на юго-западе Колорадо, в Меза Верде. В Меза Верде и в Тсеги для анализа была взята пихта дугласова, а во Флагстаффе — различные сосны. Необходимо отметить, что каждая из трех кривых весьма репрезентативна, так как все они построены по средним данным, полученным по группе деревьев, разбросанных в соответствующем районе. Превратности жизни каждого дерева (болезни и т. д.) взаимно компенсируются, так что остается лишь общая тенденция изменения регионального климата. На следующем этапе исследования по согласованности трех кривых можно составить представление об общем ходе климата в пределах целой географической области (рис. 2). Появляется искушение сказать, что рассматриваемые деревья могут служить прекрасными индикаторами выпадения осадков, «естественными дождемерами».
Рис. 1. Дендрохронологические средние.
Скользящие средние значения (с двадцатилетним периодом осреднения) индексов прироста деревьев на западе США. Нанесены через каждые пять лет (для последнего года в рассматриваемом «периоде»), по [135б].
1 — Меза Верде (Колорадо), пихта дугласова; 2 — Навахо (национ. зап.), пихта дугласова; 3 —Флагстафф (Аризона), сосна Ponderosa; 4 — Уайт-Маунтс (Калифорния), сосна Bristlecone; 5 — Верхняя Миссури (Монтана), сосна Limber.
Рис. 2.
1) Ежегодные отклонения среднего прироста деревьев от многовекового среднего, юго-запад США (XII—XX вв.). Данные, полученные по растущим деревьям, дополнены рядами, полученными по срезам деревянных балок, найденных при археологических раскопках, по [333]. 1 и 2 — на севере Аризоны (Флагстафф и Тсеги соответственно), 3 — на юго-западе Колорадо (Меза Верде).
2) Засушливость и увлажненность на западе США (XV—XX вв.). На протяжении последних семидесяти лет, по региональным данным, ход индексов прироста деревьев, чувствительных к засухе, параллелен важнейшим (и даже вторичным) флуктуациям расхода ближайших рек: 1 — бассейн Верхней Миссури, 45° 30' с.ш., 112° з.д.; 2 — бассейн Колорадо, 39° 30' с.ш., 112° з.д.; 3 — юг Калифорнии, 34° с.ш., 117° з.д. Дебит в 106 акр-футах: а — Форт-Бентон, Монтана, б — Ли-Ферри, Аризона; в — Азуза, Калифорния.
Появляется искушение... но такое высказывание было бы преувеличением и не соответствовало бы действительности. На самом деле, как это показал Гарольд Фритс в ряде своих замечательных исследований, на полузасушливом юго-западе США прирост деревьев регулируется не одними дождями, но и температурой. В знойное лето увеличивается испарение, уменьшается влажность почвы и тем самым ослабевает питание дерева водой; в результате кольцо прироста за такой год неизбежно будет более узким.
11
Библиографию по данному вопросу см. в Приложении 8. Необходимо отметить, что во Франции при университете в Кане организован курс дендроклиматологии (в рамках введения в археологию).
12
В данной главе невозможно дать полный обзор методов, применяемых дендроклиматологами; напомним лишь, что так как толщина колец уменьшается от центра (годы юности, бурного роста) к периферии дерева (годы старости), то учитывают не только абсолютную толщину каждого кольца, но и разницу между толщиной абсолютной и средней, которую должно было бы иметь кольцо, находящееся на данном расстоянии от центра.
13
Под холодным годом здесь для краткости подразумевается холодный период вегетации.
14
Американская школа имела, впрочем, знаменитых предшественников: Леонардо да Винчи, Бюффона, Дюамеля из Моисо, Кандолля, каждый из которых намеревался запяться проблемой «дендроклиматологии» [354].