Слово «дендрохронология» греческого происхождения и состоит из двух корней «дерево» и «время». Об этой редкой научной специальности беседуем в рамках совместного с НОЦ «Алтай» проекта со старшим научным сотрудником Института водных и экологических проблем СО РАН, кандидатом географических наук Николаем Ивановичем Быковым.
Керн толщиною в карандаш
– Главный источник информации для ученого-дендрохронолога годичные кольца деревьев. Как добраться до них?
– Лучше исследовать спил дерева, на котором ярко представлены годичные кольца, но это приведет к его гибели, поэтому мы берем при помощи бура керн диаметром в 4 миллиметра. После этого керн крепится на специальной подставке, которая позволяет сохранять прямолинейность и ориентировать образец на плоскости «поперечного среза». Далее образец зачищается и производится измерение ширины годичных колец. Немецкий прибор «Lintab» позволяет это делать с точностью до 0.01 мм. Полученные ряды древесно-кольцевых хронологий подвергаются различным статистическим обработкам (стандартизация и прочее) с помощью пакета специальных компьютерных программ. На основе полученных стандартизированных индивидуальных датировок строится обобщенная хронология для какой-либо местности. Эти хронологии могут использоваться для датирования или установления связи радиального роста древесных растений с климатом.
– В дереве остается отверстие?
– Отверстие необходимо закрывать варом, чтобы через них не происходило попадание грибов, которые в дальнейшем могут привести к поражению дерева. Чтобы соотнести какой ущерб наносят дереву ученые-дендрохронологи, достаточно вспомнить, что в природе такие «ворота» для проникновения инфекции возникают у деревьев постоянно естественным путем: лось объедает кору, ветер и животные отламывают ветки, насекомые оставляют вылетные отверстия, образуются морозобойные трещины и т.д При этом деревья достаточно выносливы. Например, сосны не погибают даже при повреждении камбия (слой под лубом) на 70% окружности ствола. Тоже мы видим на примере берез, с которых снимают бересту по всей окружности ствола, а они при этом продолжают расти.
– Какой вид больше подходит для ваших исследований?
– Лучше всего для подобных исследований подходят хвойные растения, а из хвойных – лиственница, так как это листопадное дерево. Вечнозеленые хвойные деревья менее подходят, так как их радиальный рост может оказаться реакцией на зимние условия. У них зимой, вследствие морозов, может погибать часть хвои, и затем дерево может болеть несколько лет, восстанавливая хвою, формируя при этом узкие кольца.
– С каким инструментом едет в экспедицию специалист вашего профиля?
– С буром. И этого достаточно. Хотя часто работы сопровождаются получением дополнительных сведений о дереве (высота, диаметр), поэтому иногда используем эклиметр (прибор для измерения углов наклона местности) и мерную вилку. Добытые керны мы маркируем и увозим в лабораторию. На получение одного керна обычно уходит около 15 минут, но это зависит от породы и состояния дерева. Легко бурятся хвойные деревья и лиственные породы с мягкой древесиной. Твердолиственные породы бурить труднее. Например, береза, подвергнутая низовому пожару, становится твердой как камень.
как работает дендрохронологИз архива Николая Быкова
Климат с точки зрения дерева
– Чем шире кольца, тем лучше условия?
– Так и есть. Но какие именно условия, это зависит от того фактора, который лимитирует рост деревьев. Например, на северной и верхней границе леса лимитирующим фактором выступает сумма положительных температур воздуха за вегетационный период, а на южной – степень увлажения. Деревья на границах ареалов распространения вида представляют для дендроклиматических исследований больший интерес, так как более чутко реагируют на изменения условий окружающей среды. Таким образом, древесно-кольцевая хронология напоминает «кардиограмму», расшифровкой которой и занимается дендрохронолог.
– Внешние воздействия влияют на внутреннюю структуру древесины. Важен ли возраст дерева?
– Молодое и старое дерево совершенно по-разному реагируют на изменения температуры. В юности кольца шире и в хронологиях отмечается больший разлет (вариации), в старости колебания минимальны, даже если климат меняется существенно.
– Сколько живут деревья?
– Секвои в Америке живут 1500-2000 лет. Самое старое дерево в России нашли красноярские коллеги на плоскогорье Укок (Республика Алтай). Правда, к моменту обнаружения оно уже погибло. Но прожило 1307 лет . В целом там, где деревья растут медленнее, они могут достигать большего возраста. Деревья в горах вообще живут дольше. Например, в горах Центрального или Юго-Восточного Алтая кедры и лиственницы стабильно достигают 500-летнего возраста. Я неоднократно находил живые лиственницы возраст, которых был более 700 лет.
– Это в горах, а на равнине?
– На равнине двухсотлетняя сосна уже старая. Часто человек не дает дожить и до этого возраста. Зрелое дерево поражает корневая гниль, она выедает сердцевину дерева, после чего ствол от собственной тяжести ломается.
Древние срубы
– Современные археологические исследования в ХХI веке носят междисциплинарный характер. В составе научного коллектива присутствуют полинологи, трасологи, геоморфологи и многие другие. Чем занимаются дендрохронологи?
– Первые предложения по использованию дендрохронологического метода в археологии были сделаны еще Михаилом Петровичем Грязновым – известным археологом, исследовавшим наш регион в довоенное время. Затем по результатам раскопок Сергея Ивановича Руденко разными исследователями были проанализированы образцы древесины из Пазырыкских курганов. Главное назначение дендрохронологии в археологии – это датирование объектов и отдельных артефактов. Это можно делать относительно. Например, определить на сколько лет один курган был сооружен позже другого, а можно и точную дату установить. Для этого строят длительные шкалы приростов. Для того, чтобы построить такие шкалы используют сначала кольца живых деревьев, затем хронологии полученных с отмершей древесины (со старых деревянных строений, из отложений, археологических памятников). Для Америки удалось построить 12000-летнюю такую шкалу, то есть на весь голоцен (современную геологическую эпоху). Для Ямала на 6000 лет. Для Алтая 3000 лет. Точность датировки составляет 1 год или даже сезон. На основе дендрохронологических данных можно делать выводы о том какого возраста заготавливались деревья и даже где заготавливались деревья.
– Каким образом?
– Последнее становится возможным ввиду того, что скорость радиального роста в горах зависит от высоты местности: чем выше, тем более узкие кольца формируют деревья, то есть существует некая зависимость ширины годичных колец от высоты местности. На основании этого метода было установлено, что при сооружении памятника пазырыкской культуры «Уландрык-1» часть деревьев использовались с нижней границы леса, а часть с верхней. Перепад высот составлял около 500 метров. В результате можно установить дальность транспортировки древним населением древесины, используемой для сооружения погребальных объектов. При использовании дополнительных признаков можно установить даже экспозицию склона, на котором заготавливались деревья. Дело в том, что у деревьев, произрастающих на склонах отмечается эксцентричность колец: на той стороне, которая обращена вниз склона, формируются широкие кольца, а в противоположную – узкие. Если на той стороне, где образуются узкие кольца, имеются ходы лиственничных усачей, то можно предположить, что дерево произрастало на северном склоне, так как лиственничные усачи в суровых условиях Юго-Восточного Алтая начинают заселять именно южные стороны стволов, что создает для личинок более благоприятные условия для зимовки. Таким образом, например, было установлено, что некоторые деревья при сооружении могильника «Уландрык-1» были получены с северного склона. Это в свою очередь позволяет делать некоторые палеогеографические заключения. Поскольку сейчас на этих территориях вообще нет леса, то можно делать осторожные выводы о том, что в исследуемые эпохи климат здесь был другой, а ландшафты северных склонов были не полупустынные как нынче, а лесостепными.
– Знаменитая пазырыкская «принцесса Укока» была захоронена в срубе. А леса на самом плоскогорье практически нет. Привозили издалека?
– Дендроархеологические исследования на Укоке проводил мой коллега и друг Игорь Юрьевич Слюсаренко. Кстати, он защитил диссертацию по дендрохронологии скифского периода на Алтае. Именно он и подключил меня первым к работе с археологической древесиной. Что касается доставки древесины для пазырыкских памятников, то это мне не представляется проблемой. Ведь лес сегодня здесь находится недалеко – всего в 15 км по долине Акалахи, в месте впадения в нее Аккола. Для кочевников это небольшое расстояние. Перевозить древесину на памятники Уландрыка приходилось на большее расстояние.
– Методы позволяют использовать в качестве объектов мелкие предметы?
– Да, мы пытались исследовать дендрохронологическим методом деревянные украшения, детали оружия, предметы быта. Но сложность заключается в том, что для датирования необходимо иметь хронологию не менее 50 лет, которые с мелких деталей получить редко удается. Но в сочетании с другими методами эти результаты можно использовать для получения дополнительной информации. Например, в сочетании с исследованием анатомического строения древесины мы понимали как производились некоторые детали. Установлено, например, что модельные древки стрел (захороненных в кургане) заготавливались из веточек ивы, а боевые стрелы изготавливались из березы, которая щепилась с последующим приданием заготовке округлого вида. Или, например, стало понятно как изготавливались деревянные пуговицы: веточка можжевельника щепилась по центру, а потом у заготовки округлялись углы. В результате пуговица приобретала линзовидную форму. Часто такая методика позволяла определить какую заготовку использовали для получения того или иного деревянного изделия.
Исследования кургановИз архива Николая Быкова
Редкая профессия
– Сколько специалистов дендрохронологов в России?
– В России около 100 ученых более или менее постоянно используют дендрохронологические методы в своих исследованиях. Мы все друг друга знаем. В 2017 году в Барнауле проходила дендрохронологическая конференция, объединившую около 70 человек. В стране имеется два главных центра развития дендрохронологии – Красноярск и Екатеринбург. Хотя небольшие коллективы (по 2-3 человека) работают и в других регионах.
– А вы где получали знания?
– Я самоучка и методы освоил самостоятельно. Начиналось все с гляциологии, когда я для понимания лавинных и наледных процессов использовал метод дендрохронологии. Потом использование этого метода стало одним из главных направлений моих исследований. В своей работе контактирую со многими российскими коллегами, но ближе мне красноярская школа.
– Сколько специалистов вашего профиля в Алтайском крае?
– Я и две мои ученицы: Наталья Викторовна Рыгалова, которая уже кандидат географических наук, и аспирантка Анна Шигимага. Первая изучает ленточные боры преимущественно, а вторая полезащитные лесополосы. Есть еще один выпускник нашего географического факультета, который живет в Алтайском крае, но работает в Красноярске – Андрей Николаевич Назаров. Он изучает погребенную древесину в моренах ледников, чтобы их датировать.
– Наметанный взгляд узнает породу дерева по срезу сразу?
– Если это древесина из археологических памятников, да еще которая в значительной мере разложилась, то для определения необходимо изучать анатомическое строение. Именно этим я и занимаюсь. Если говорить о свежеспиленном дереве, то иногда достаточно взглянуть на текстуру, чтобы определить породу. И вообще, чем крупнее признак, тем легче определить породу. По спилу легко отличить хвойные от лиственных пород. Или, например, ель от лиственницы, поскольку у первой нет заболони в отличие от второй. Но при исследовании археологической древесины макропризнаки часто не видны, поэтому и приходится заниматься изучением анатомии древесины. Но и тут есть свои трудности. Относительно легко делать определения деревьев хвойных пород, а вот лиственными часто приходится попотеть.
– Где нужна дендрохронология, кроме археологии?
– Часто используют в судебной экспертизе. У меня был опыт в Курьинском районе. Заготовителям выделили деляну. А они под шумок еще 70 стволов спилили. Следственные органы обратились за экспертизой о жизненном состоянии незаконно срубленных деревьев. Мы подтвердили, что 95% этих деревьев были вполне жизнеспособны. Также ранее приходилось участвовать в арбитражном суде по делу гибели деревьев в ленточном бору, где пришлось опровергнуть выводы экспертизы о причинах гибели деревьев. Иногда специалистов приглашают для того, чтобы они датировали предметы искусства. Например, коллега из Москвы дендрохронологическим методом для коллекционеров определяет возраст икон. Некоторые коллекции, благодаря такой экспертизе, увеличились в цене многократно. Часто это происходит в сочетании с AMS-датированием (современный вариант метода радиоуглеродного датирования).
Материалы по теме:
