<<
>>

Глава 5 Дендроанализ и методы других паук

С. Г. Шиятов в своей основополагающей статье о дендрохронологии, ее базовых принципах и основных методах исследования выделяет три направления, где данные дендроанализа представляются наиболее перспективными.

Это, во-первых, реконструкция климата прошлого, во-вто- рых, изучение цикличности природных явлений и, в-третьих, датировка ископаемой и археологической древесины (Шиятов С. Г. 1973).

Основой дендроанализа является детальное изучение древесного годичного кольца и величины его ежегодного прироста. Результаты массовых и систематических наблюдений подобного рода формируют фундамент для двух достаточно важных научных направлений — дендрохронологии и дендроклиматологии. Последняя в научной литературе может именоваться также дендроиндикацией (Ловелиуе Н. В. 1972, с. 106) или же дендроклиматохронологией (Битвинскас Т. Т. 1975, с. 3). Однако эти термины — особенно первый из них — употребляются сравнительно редко.

Самой общей формой выражения усредненной величины годичного прироста того или иного вида деревьев в конкретном регионе является дендрохронологическая шкала. Именно се данные лежат в основе любых — и дендрохронологических и дендроклиматологических — исследований. Методики построения дендрошкал весьма разнообразны, но касаться этих вопросов здесь мы не будем: в популярной форме они уже излагались в работах Б. А. Колчина и В. Е. Вихрова 60-х гг. (Вихров В. ?., Колчин Б. А. 1962; Колчин Б. А. 1963-а), а также нашли свое отражение в отдельных главах монографии Т. Т. Битвинскаса (Битвинскас Т. Т. 1974), в статьях С. Г. Шиятова (Шиятов С. Г. 1973) и

Г. Е. Комина (Комин Г. Е. 1968). Нам представляется более целесообразным подробнее ознакомить читателя е теми возможностями, которые предлагают эти дисциплины специалистам самых разных отраслей знания.

История климата и дендроанализ

Годичные периоды прироста древесных растений известны уже издавна.

Хрестоматийным для нашей литературы является пример, что мысль о прямой зависимости толщины годичного кольца от обилия осадков этого года, а роста деревьев — от природных условий в целом, высказывалась еще Леонардо да Винчи. На выяснение показателей взаимообусловленности этих характеристик, установление достаточно четких качественных и количественных их показателей были направлены труды первых исследователей аризонской школы — А. Дугласа, Е. Хантингтона, Е. Шульмана. Однако, сформулированные ими тогда заключения о связях годичных приростов с уровнем осадков и температурами, тем не менее, не были приняты рядом специалистов (Anievs Е. 1946; Sampson A. W. 1940). Потребовалось время для четких формулировок основных положений денд- роклиматологических исследований. Наиболее четко это удалось, кажется, В. Н. Адаменко (Адаменко В. Н. 1963, с. 104): Годичные кольца — индикаторы колебаний климата. Ведущие факторы — это тепло и влажность. В зоне избыточного увлажнения и недостатка тепла (тундра и лесотундра) тепловые условия определяют прирост в толщину; в зоне недостаточного увлажнения прирост определяют количество осадков и условия их выпадения. В областях, где климатические условия создают предел распространению данной породы, деревья особенно чувствительны к колебаниям климата (верхняя граница леса в горных местностях, в лесотундре и лесостепи); именно здесь надо искать связи между изменениями климата и колебаниями прироста годичных колец. Отмечается связь прироста с солнечной активностью.

Основная задача, которая стоит перед исследователями — расшифровать причины той или иной закономерности погодичного прироста, наблюдаемой как у отдельных деревьев, так и для целых лесных сообществ на определенных территориях и регионах. Вот почему тщательному изучению дендрохронологических шкал, составленных для современных деревьев разных пород и разных условий произрастаний, а также ланд-

шафтнмх зон, уделяется повышенное внимание. Выше уже говорилось, что только для территории Литвы Каунасской лабораторией составлено около 250 локальных дендрошкал по разным породам дерева.

Такие же сплошные сстки дендрошкал имеются для обширных территорий разных частей Северной Америки, Западной, Средней и Северной Европы, а также ряда областей Северной Азии.

В последние десятилетия для выяснения механизмов взаимосвязи годичных приростов с условиями окружающей среды и отдельными климатическими факторами применяются все более сложные методики, коща изучается не только общая толщина кольца, но и соотношение его различных частей — ранней и поздней древесины. Еще в 1945 году Т. Руден указывал, что самые полные представление о трех климатических составляющих — уровне осадков, летней температуре и уровне осадков в июле — можно получить при изучении трех характеристик: ширины кольца в целом, количества смоляных ходов — узких вертикальных и заполненных смолой каналов, а также процента поздней древесины (HoegO. 1956). Особенно важны эти признаки для тех регионов, где фиксируется воздействие сложного комплекса климатических факторов — термического наряду с повышенной увлажненностью. Подобный комплекс в той или иной мере характерен для Северной Италии, Франции, Германии, Прибалтики (Битвинскас Т. Т. 1974, с. 27).

В последнее десятилетие все больше сторонников приобретает так называемый «денсиометрический» метод, базирующийся на изучении плотности древесины кольца и его отдельных частей. Ряд исследователей полагает, что эти показатели дают более надежные результаты для климатических построений, нежели кривые роста годичных колец (Polge Н. 1978: Schweingruber F., Rothlisberger F. 1978; Мусняков С. И., Розанов М. И. 1987).

При всем разнообразии методик расшифровки взаимосвязи прироста дерева по диаметру и окружающих условий, в частности погодных, основой остается дендрошкала, когда проводится сопоставление характеристик годичного прироста с данными метеорологии. Примером таких исследований являются работы Д. Экштейна по воссозданию погодных условий (температуры и осадков) в Шлезвиг-Гольштейне до 1820 г., когда здесь отсутствовали метеоданные, или же труды Е.

Фелисика для горных районов Польских Татр в отрезке 1810—1910 гг. (Eckstein D. 1978-Ь; Felisik Е. 1975). Выяснение механизмов климатических воздействий, прослеживаемых по шкалам современных деревьев, дает основание для интерполяции этих наблюдений на материалы отдаленных эпох,

сведения о погодных условиях которых очень скудны или же отсутствуют полностью.

До недавнего времени эти попытки вызывали возражения у ряда исследователей, ссылавшихся на отсутствие каких-либо данных об условиях произрастания и происхождении дерева из археологических раскопок или музейных коллекций. Такие возражения не вполне правомочны. Ведь сам принцип построения дендрохронологических шкал по дереву археологических и исторических объектов базируется на отборе для синхронизации лишь таких кривых роста древесины, которые демонстрируют сходные тенденции развития погодичного прироста. Последнее уже само по себе служит признаком сходства в условиях произрастания использованных в постройках стволов. Существует немалое число и комбинированных шкал, составленных из взаимоперскрыпающихся отрезков, для ранней части которых используются материалы из археологических построек, а для поздних отрезков — современных многолетних деревьев, растущих в тех же или близких районах, где известны условия окружающей среды и внешние воздействия.

Климатическими реконструкциями много занимался английский климатолог Д. Шоув. Выше упоминалось, что им сформулированы три исходных положения для проведения подобных работ (Schove D. 1954). Исследователь предлагает для датировки «плавающих» дендрошкал использовать сведения о природной обстановке, почерпнутые из средневековых письменных источников. Такие сообщения могут носить самый разнообразный характер, но особое внимание следует обращать на упоминаемые в хрониках экстремальные явления, в частности, на засухи. В одной из своих работ, посвященной этим погодным аномалиям, он пишет: «Засухи средних веков должны трансформироваться из истории и легенд в научные метеоданные, и годичные кольца могут предоставить возможности для таких реконструкций мировой погоды.» (Schove D.

1955, р. 371).

Д. Шоув предлагает использовать при определении абсолютных датировок природных явлений метод «скелетных» графиков У. Глока, построенных по данным приростов дерева в сочетании с документальными сведениями о влажных, сухих и холодных сезонах. При этом, экстремальные периоды должны оцениваться по рекомендованной У. Глоком четырехбалльной шкале (Schove D., Lowler А. 1957). Такой метод он применил при работе с деревом из Вестминстерского аббатства (Sicbcnlist-Кегпег V., Schove D., Fletcher J. 1978). П. Зеттерберг считает возможным коррелировать данные о годичных приростах сосны со свидетельствами об урожаях культурных растений (ZeLterberg Р. 1988-а)

По комбинированной дендрошкале для западных районов Швеции, составленной на базе более тысячи образцов дуба и имеющей протяженность с 831 гго 1975 гг., А. Братск произвел реконструкцию климатических условий. Ранняя часть его шкалы (831—1350 гг.) составлена по дереву из раскопок средневекового города Лодозе на реке Гота, для периода 1400—1860 гг. использовалась современная древесина. Исследователь предположил, что здесь с конца XV по конец XVII века наблюдалось явное похолодание (Braten А. 1978).

Делаются попытки реконструировать природные условия и для более отдаленных периодов человеческой истории. В 1942 г. Б. Хубер и У. Хольдхейде, изучая дерево из построек неолитического поселения на озере Федерзее в Баварии и сравнивая тенденции развития погодичного прироста древнего дерева и современных сосен из окрестностей озера, пришли к выводу, что у деревьев того времени колебания прироста были одновременно более широкими и единообразными. К сходным наблюдениям пришли Б. Хубер и У. фон Яцевич при исследовании дубовых свай другого неолитического поселения на озере Тайген-Вир в Швейцарии.

Однако изучение бревен из поселения позднего бронзового века Бур- гаши-Зюд привело к иным выводам. О. Фюрст сравнил средние годичные колебания (Р) центральноевропейских деревьев, обнаруженных на поселениях различных исторических эпох — от неолита до современности, и пришел к выводу, что по сравнению с современным климат эпохи неолита, например, был более континентальным.

Но уже в бронзовом веке климатические условия стали более мягкими, без резких перепадов. В средние века — примерно в 1330—1650 гг. — контраст между зимними и летними температурами вновь уменьшается по сравнению с предшествующими столетиями. Однако уже после 1650 г. происходит возврат к высоким температурным колебаниям (т. н. малый ледниковый период). Наблюдения по годичным кольцам сопоставлялись с пыльцевыми анализами и данными о сменах лесных древесных пород, прослеженных также по дереву археологических построек (О. Furst 1978).

Исследования подобного рода были выполнены Н. Лифшиц на материалах Ближнего Востока, где климатические условия совершенно несходны с европейскими. Программа также базировалась на комплексном изучении дерева из более чем шестидесяти разновременных — от эпохи бронзы до современности — памятников с учетом данных палинологии и палеоботаники. Удалось восстановить палеоклиматическую

карту последних пяти тысячелетий для обширной территории от влажных субтропиков Восточного Средиземноморья до полупустынных областей Центральной Анатолии, Северного Ирана и пустынь Центрального Синая. Н. Лифшиц, к примеру, доказывает, что п так называемой переходной — между влажными и полупустынными субтропиками — зоне в XIX—XIV вв. до н. э. климат был более прохладным и влажным; в IX в. до н. э. он сменился на более жаркий и сухой, похожий на современный (Liphsdiitz N. 1986),

Применение комплексного метода при изучении природной обстановки на определенных этапах человеческой истории помогает получить интересную информацию также о развитии сельского хозяйства, различных ремесел и промыслов. Так например, М. Микола установил теснуто корреляцию между северной границей леса и летней температурой, после чего данные этих наблюдений он увязал с увеличением продуктивности лесов и развитием деревообрабатывающего промысла в Лапландии в начале XX века (Eckstein D. 1972),

Работы но реконструкции климата прошлого на материалах восточноевропейской древесины проводились и в лаборатории ИА РАН. Для исследований был избран материал из западных областей европейской территории — дерево из культурного слоя средневековых поселений, отнесенных условно к т. н. «западной» группе памятников. Причины выбора обусловлены, во-первых, тем, что западная группа представлена в изученном нами материале наилучшим образом. Здесь имеются образцы дерева из археологических построек одиннадцати памятников. Эта древесина характеризуется большим разнообразием набора кривых роста годичных колец, что связано с самыми различными условиями в типах местопроизрастаний. По этой причине здесь намного лете выявлять те общие аномалии в развитии колец, которые являются индикаторами некоторых глобальных климатических воздействий, сказывавшихся на обширных пространствах. Во-вторых, предполагавшаяся реконструкция требовала исчерпывающей информации природоведческого характера, содержащейся в средневековых письменных источниках — русских летописях и западноевропейских хрониках. Поэтому районом исследования целесообразно было сделать те области Древней Руси, где данные летописей могли бы дополняться западными хрониками.

Кроме того, заметим, что попытки использования природоведческой информации из русских летописей для реконструкции климатических возмущений предпринимались и в прошлом; достаточно напомнить о таких изданиях как «Каталог землетрясений в Российской империи»

(Мушкетов И., Орлов А. 1893) или же «Астрономические явления в русских летописях с научно-критической точки зрения» (Святский Д. О. 1915). Но пожалуй, наиболее примечательными явились извлеченные из письменных документов данные, систематизированные и опубликованные в начале века известным русским климатологом М. А. Боголеповым (Боголепов М. А. 1907; 1908). Материалы дендроанализа, однако, в этих сводках не использовались.

Уже много позднее — в 1983 году вышла книга Е. П. Борисенкова и В. М. Пасецкого «Экстремальные природные явления в русских летописях XI—XVII вв.» (Борисенков Е. П., Пасецкий В. М. 1983), где авторы приводят полную сводку всех сведений из европейских хроник о климатических явлениях и связанных с ними событиях. Упоминаются и годичные кольца в качестве источника информации, когда при учете данных по минимальным приростам древесины можно, к примеру, реконструировать засушливый год. Однако и в этой монографии информация годичных колец средневековой древесины тто существу выпала из поля зрения исследователей.

Располагая огромными материалами, изученными в последние годы, для нас было бы вполне закономерным представить климатические реконструкции тех периодов, где в достаточно полной мере в комплексе со сведениями из различных письменных источников учитывались бы и весьма информативные результаты дендроанализа.

Для IX—XVII вв. мы располагаем более чем 950 кривыми роста годичных колец бревен с известными порубочными датами. Они характеризуют дерево построек, вскрытых в культурном слое девяти древнерусских городов — Смоленска, Полоцка, Витебска, Берестья, Давид-Город- ка, Мстиславля, Пинска, Слуцка и Гродно, а также двух латгальских поселков — Ушуру и Арайшу. Из этой коллекции, однако, были отобраны образцы дерева, отвечающие следующим требованиям: 1) протяженность кривой роста не менее 100 лет, 2) отрезки взаимного перекрытия кривых не менее 50 лет, 3) показатели развития погодичного прироста или же показатели сходства изменчивости (Сх) не менее 53—54%. Это резко сузило нашу источниковедческую базу до 592 кривых и ограничило изучаемый отрезок времени XII—XIV веками. Именно в эти столетия обнаруживались наиболее стабильные и универсальные изменения в развитии годичных колец у хвойных деревьев на всей территории, занятой памятниками западной группы.

После проведенного отбора наиболее информативных материалов основу для сопоставлений составили кривые роста годичных колец дерева

из культурного слоя Смоленаса, Полоцка. Витебска, Мстпславля, Берестья, Давид-Городка. Величины Сх, рассчитанные для выборок кривых изучаемого временного отрезка, в среднем колеблются от 53 до 69% (XII в.), 52—78% (XIII в.), и от 52 до 73% (XIV в.).

Были построены и спектры угнетений, демонстрирующие четкую закономерность появления микроциклов (угнетений) у деревьев из названных памятников (рис. 5). Так, для древесины XII века опорными являются угнетения следующих годов: 1100—1101, 1110—12, 1132—33, 1144—45, середины 50-х, 1162—63, 1173—74, рубежа 70—80-х, 1192—93. Для XIII века: рубеж XII—XIII вв., 1210—12, 1219—20, 1237—39, конец 50-х, середина 60-х, 1283—84. Для XIV в. укажем па угнетения рубежа XIII и XIV веков, а также годы: 1310—12, конца 20-х, середины и конца 30-х, начала 50-х, рубежа 50—60-х.

Расширяя ареал сравнений, можно сопоставить выявленные угнетения со спектром угнетений дерева построек северо-западной группы древнерусских городов, построенном на базе кривых роста дерева из Новгорода, Пскова, Твери, Орешка и ряда других памятников. Сравнение позволило отметить микроциклы годрпных колец, присущие только кривым дерева западной группы. Для XII века это микроциклы первой половины 70-х п рубежа 70—80-х гг., а также рубежа XII—XIII вв. с минимальным кольцом 1200 года. В XIII в. отличительным признаком западных кривых служит угнетение начала 40-х гг., которое в сочетании с универсальным микроциклом конца 30-х гг. создаст особый рисунок кривой. Следующий — XIV в. характеризуется двумя угнетениями — рубежа 10—20-х и конца 30-х гг. Эти спектры угнетений в дальнейшем рассматривались в качестве общего фона.

Следующим действием в процедуре реконструкции стало сопоставление универсальных угнетений роста деревьев с данными о погодных аномалиях, отмеченных в различных письменных источниках. Напомним при этом, что в изучаемой зоне Восточной Европы прирост у хвойных лимитируется двумя основными показателями в период вегетации — влажностью и температурой. В соответствии с этим мы пометили на сравнительной хронологической диаграмме XII—XIV вв. (рис. 5) все относящиеся к климату упоминания: о весенних и летних засухах;

о              пожарах и нападениях сельскохозяйственных вредителей, как следствиях климатических аномалий; об избытке влаги (вроде сообщения о наводнениях) или же о засухах; о низких температурах (суровые и продолжительные зимы, холодные весны), данные о морозах в конце весны и в начале лета, морозах в конце лета; сведения о недородах,

голоде и дороговизне хлеба — результатах неблагоприятных климатических условий.

Нередко в целом холодный XII пек определяют даже как малый ледниковый период. Однако, по мнению Е. П. Борисенкова и В. М. Пасец- кого (Борисенков Е. П., Пасецкий В. М. 1983, с. 229), переход к холодному периоду происходит лишь н 20—30-х гг. Действительно, первые 30 лет этого столетия отмечены нами как теплый и сухой период. Известные по хроникам засухи, пожары, нападения саранчи и связанные с ними голодные годы довольно четко коррелируются с группами минимальных приростов 10-х и 20-х гг. Согласно дендроанализу сильные климатические изменения происходят на границе 20—30-х гг., когда самое четкое («генеральное») для XII века угнетение 1132—33 гг. не соотносится ни с одним из отмеченных климатических явлений. Внолне вероятно, что этот микроцикл обозначает начало перехода к холодному периоду.

С 30-х годов начинается переход к неустойчивой погоде с нарастанием переувлажнения и низких температур. Так, локальное для западного дерева угнетение 40-х гг. увязывается с четкими известиями о низких зимних температурах, летней засухе и последовавшем за ней наводнении, а угнетение середины 50-х годов, характерное для всего восточноевропейского дерева, связано только с переувлажнением, вызвавшим двухлетний недород и голод. Генеральное угнетение 60-х годов может быть вызвано целым комплексом явлений, начиная с засухи и кончая низкими температурами, причем влияние термического фактора нарастает.

С 70-х годов начинается повышение летних температур и микроцнкл начала этого десятилетия связан с засухами, отмечаемыми как на территории Руси, так и в Западной Европе (рис. 5). То же самое можно сказать и о группе узких колец конца 70-х гг. Эти же причины привели к снижению прироста в середине 80-х гг., хотя на западных кривых роста этот микроцикл относительно редок. С началом следующего десятилетия связан очень устойчивый для всего восточноевропейского дерева микроцикл 1192—93 гг., который, безусловно, является отражением длительной четырех-пятилетней засухи, сопровождавшейся пожарами, нападениями саранчи, холодными зимами и, конечно же, голодом.

Начало XIII века отмечено нарастанием экстремальных явлений. В его нервом десятилетни понижаются среднегодовые температуры и увеличивается влажность, но затем снова начинаются засухи и пожары,



Рис. 5. Соотношение данных дендроанализа и палеоклиматологии для XII (А), XIII (В), АТУ (С) во.

Рис. 5. Соотношение данных дендроанализа и палеоклиматологии для XII (А), XIII (В), АТУ (С) во.

Устойчивые угнетения прироста деревьев выражены пиками кривой: справа от центральной оси — для всего восточноевропейского дерева, слева — для дерева из памятников западной группы.

Свидетельства летописных данных: 1 — недостаток влаги, 2 — пожары, 3 — избыток влаги, 4 — низкие температуры, 5 — голодные годы.

сопровождаемые голодными годами. Видимо, именно засухи породили своеобразную «вилку» из двух минимумов прироста 1210—12 и 1219— 20 гг. С 30-х гг. XIII в. (рис. 5) начинается некоторая стабилизация климатических явлений. Микроциклы конца 30-х — начала 40-х гг., а также конца 50-х и середины 60-х гг. плохо поддаются расшифровке. Е. П. Борисенков и В. М. Пасецкий. к примеру, считают, что отсутствие сведений в письменных документах отражает достаточно стабильную погодную обстановку того времени. Они полагают, в частности, что именно благоприятные погодные условия способствовали во многом столь быстрому продвижению монгольских орд по территории Восточной Европы. Однако вполне вероятно объяснять резкое сокращение свидетельств о погодных аномалиях и тем, что монгольское нашествие

нанесло мощный удар по традиционным летописным центрам Древней Руси; что ужасы завоевания явно затмили для летописцев природные катаклизмы. Ведь и Западной Европе, ие подвергавшейся в тс годы монгольской экспансии, погодные сведения продолжали фиксироваться хронистами.

С конца 60-х годов XIII столетия поток информации летописей о погодных явлениях снова нарастает. Четкий и постоянный для всего восточноевропейского дерева микроцикл 70-х гг. соотносится с периодом переувлажнения и низких температур, тогда как угнетение конца этого десятилетия связано с засухой. Целый пучок погодных аномалий — летняя засуха, суровые и долгие зимы, недороды и голодные годы — приходится на первую половину 80-х годов XIII в., вызывая резкое падение погодичного прироста у деревьев всей северной половины Восточной Европы, образуя т. н. второе «генеральное угнетение» этого столетия. И, наконец, последний микроцикл 1298—1300 гг. также связан с сильными засухами, сопровождавшимися пожарами и голодом. По сравнению с XII веком, последующее столетие при общей неустойчивости погоды отличалось особенными климатическими аномалиями в первой и последней четвертях. век начался бурно: обильные дожди чередовались с засухами, суровые зимы и голодные годы следовали чередою. Аналогичная неустойчивость погоды отмечалась и в Западной Европе. Однако любопытно, что стойких микроциклов колец для этого времени мы не обнаруживаем. Лишь угнетение рубежа 10—20-х гг. четко связывается с засухой 1309 года. Следующая группа узких колец (1319—20 гг.) также соотносится с засухой, повлекшей за собой сильные пожары и двухлетий голод. Этот микроцикл повсеместно отмечается на шкалах дерева западной группы и вполне согласуется со сведениями о тяжелом лете 1320 года и великом голоде, поразившем Польшу, Литву и Русь, сведения о котором имеются в западнорусских летописях.

Угнетение 1329 г. опять связывается с засушливыми годами. То же самое можно сказать и о следующем микроцикле 1334—1336 гг., выделенном для всего восточноевропейского дерева. На рубеже 30—40-х гг. снова в летописях мы читаем о засушливых летах и суровых зимах, но на кривых роста годичных колец дерева из западных областей Руси они не отразились. И, наконец, следующие друг за другом погодные аномалии отрезка 40—60-х гг. XIV в. нашли свое отражение в двойном угнетении («вилке»), определяющем рисунок кривой прироста древесины в этом столетии.

Наш опыт по сопоставлению данных годичных колец (спектры угнетений) и сведений о климате из средневековых письменных источников в значительной мере проясняют основные факторы, определявшие погодич- ный прирост древесины. К ним, прежде всего, относились засухи, ведь из 26 микроциклов, отмеченных на отрезке в 270 лет с рубежа XI—XII вв. по 70-е годы XIV в., 22 угнетения связаны с недостатком апаги и лишь четыре — с избыточным увлажнением в сочетании с низкими температурами. Среди последних. — угнетения 50-х годов XII в., рубежаXII—XIII вв., грани 20—30-х, а также 70—80-х годов XIII столетия.

<< | >>
Источник: Н. Б. ЧЕРНЫX. Дендрохронология и археология. 1996

Еще по теме Глава 5 Дендроанализ и методы других паук:

  1. Глава I Основные направления в развитии дендрохронологии
  2. Глава 5 Дендроанализ и методы других паук