С 1970-х годов исследования древесных колец постепенно перешли от чисто древесной датировки (т.е. дендрохронологии, дендроархеологии) к гораздо более широкой области дендроэкологии, включая все области науки, связанные с получением экологической информации из последовательностей древесных колец. В этом смысле изучение геоморфологических процессов с кольцами деревьев ("дендрогеоморфология") представляет собой одно из многих подполей дендроэкологии.
Подход, впервые описанный Alestalo (1971г.) и получивший дальнейшее развитие в работах Shroder (1980г.), Braam и других (1987 г.), Butler (1987г.) и Shroder и Butler (1987г.), использует тот факт, что деревья, растущие в зонах умеренного климата, образуют кольца ежегодного прироста, которые могут быть использованы для более точной оценки внешних воздействий.
После первых изучений, опубликованных в 1970-х и 1980-х годах, было проведено множество изучений и применены различные подходы к интерпретации геоморфологических процессов, представляющих опасность и риск. Был проведен обзор роста деревьев и образования древесных колец; нарушений их роста, затрагиваемых геоморфологическими процессами; наиболее распространенных методов, используемых в дендрогеоморфологии различных геоморфологических процессов, которые обычно анализируются с помощью колец, до внесения предложений в отношении будущих направлений исследований в области дендрогеоморфологии.
Рост деревьев и образование древесных колец
Циклы роста деревьев регулируются сезонностью климата. В зонах умеренного климата формирование древесно-кольцевых образований ограничивается «вегетационным периодом», который длится примерно с весны до осени. В вегетационный период формирование древесно-кольцевых образований происходит под влиянием меристемы, называемой сосудистым камбием. Эта ткань расположена между вторичным ксилемом (древесина) и вторичным флоэмом (кора) и отделяет клетки, которые станут дополнительными ксилемами и флоэмами. За пределами вегетационного периода клеточное образование прекращается, и наступает «бездействие».
В результате каждый год образуется отдельное инкрементное кольцо, позволяющее точно оценить возраст и хронологическое развитие многих различных пород деревьев. В то же время, с самого начала стоит отметить, что не все виды одинаково хорошо соблюдают хронометраж.
В хвойных породах образование колец деревьев можно разделить на два разных периода: На ранних стадиях вегетационного периода репродуктивные клетки камбия образуют крупные и тонкостенные ранние древесные клетки, так называемые трахеиды, которые в основном служат для переноса питательных веществ и воды. Позже в сезоне производятся более мелкие и плотные трахеиды латвудских пород. Благодаря более толстым стенкам ячеек, эти слои темнее по внешнему виду и служат для повышения устойчивости древесной растительности. Количество и сложность формирования тканей широколиственных деревьев (также называемых ангиосфермами или цветущими растениями) превышает количество и сложность формирования тканей гимнастических образований.
В дополнение к трахеидам, разделяющий камбий широколиственных деревьев также производит сосуды. Эти клетки в первую очередь облегчают поступление воды в ствол. В зависимости от расположения сосудов различают древесину со статистически рассредоточенными порами (диффузно-пористые ангиосфермы) и древесину с кольцевидными порами (кольцевидные ангиосфермы).
Помимо четко разработанных типов, существует ряд переходных структур. Рост деревьев обусловлен как внутренними (биотическими и генетическими), так и внешними (абиотическими) факторами. Долговечность, старение или чувствительность древесного растения представляют собой некоторые из внутренних факторов, определяющих рост дерева, в то время как свет, температура, вода, поступление питательных веществ, загрязнение ветра, воздуха и почвы или геоморфологическое воздействие могут влиять на радиальный прирост деревьев как внешние факторы.
Перспективы и будущие направления исследований
За последние несколько десятилетий дендрохронология непрерывно эволюционировала из дополнительного инструмента для датирования древесины в широко признанную науку и реальную основу для реконструкции голоценовой хронологии.
Дендрогеоморфология широко используется для анализа снежных лавин, селевых потоков, оползней и наводнений. В отличие от этого, реконструкции, основанные на использовании древесно-кольцевых плит, проведенных в прошлом, пока сравнительно малочисленны, но дают обнадеживающие результаты.
Основываясь на физике происходящих процессов и характере ущерба, наблюдаемого в морфологии деревьев, стоит верить, что существует возможность проведения анализа других опасностей, таких как наводнения в результате прорыва ледниковых озер (GLOF), ледяные лавины или вулканические лавины. Аналогичным образом, представляется целесообразным сосредоточить внимание и в будущем на некоторых негеоморфологических опасностях, таких как торнадо, ураганы и зимние штормы или даже цунами, имевшие место в прошлом.
Помимо чисто датировки и реконструкции прошлых геоморфологических событий на уровне объекта, необходимо сравнить результаты из разных регионов и приложить усилия для более полного понимания влияния климатических факторов или эндогенных причин на возникновение событий. Сравнение региональных или надрегиональных хронологий событий с дендро-климатическими сетями, безусловно, поможет в этом отношении.
В настоящее время сравнительные дендрогеоморфологические изучения регионального поведения и факторов, вызывающих геоморфологические явления, а также современные и потенциальные будущие риски, которые они могут представлять, остаются весьма скудными.
Кроме того, исследования геоморфологических процессов на основе изучения древесных колец в основном были сосредоточены на горных районах в целом и североамериканских хребтах и европейских Альпах в частности. Хотя, как представляется, существует определенный потенциал для дендрогеоморфологических изучений, кольца деревьев используются в других регионах мира лишь в исключительных случаях для оценки активности геоморфологических процессов в прошлом, как, например, анализ оползней в субтропической Аргентине или восстановление лавин в Патагонии.
Помимо применения общепринятых дендрогеоморфологических методов и датировки событий, будущие исследования должны быть также сосредоточены на физиологических и химических реакциях деревьев на нарушение среды, а также на видах, которые до сих пор широко игнорировались (например, широколиственные деревья, кустарники или многолетние травы).
В первую очередь необходимы дальнейшие исследования по химическому инициированию и фактическому образованию реакционной древесины и тангенциальных рядов смолоподготовительных каналов. Новые идеи могут быть получены в результате искусственного нанесения проникающих в древесину ран, захоронения стеблей, обнажения корней или дестабилизации (опрокидывания) деревьев. В качестве альтернативы можно было бы также проанализировать растения, поврежденные во время хорошо известных событий в прошлом. Следует ожидать существенного прогресса благодаря детальным анатомическим зучениям древесины и анализу изменений клеток после возмущения.
Прошлое является ключом к будущему, и детальное знание предыдущей деятельности процесса в значительной степени поможет понять и управлять современным и, возможно, даже прогнозировать потенциальные будущие инциденты. Поэтому важно понимать, что помимо чисто датировки событий и создания ценной хронологии событий, дендрогеоморфологические данные должны также использоваться в качестве инструмента и наиболее полной базы данных для оценки опасностей и рисков, идентификации инфраструктуры или поселений, подвергающихся опасности или для оценки точности.
За последние несколько лет в большинстве из вышеперечисленных областей был достигнут существенный прогресс, однако для дальнейшего продвижения этой уникальной технологии необходимо проделать дополнительную работу.
Исследования, проводимые с новыми породами или частями деревьев, должны выходить за рамки простого подсчета колец и включать более строгие статистические сравнения кольцевой хронологии или репликации событий, иначе изучения могут привести к надуманным ошибкам. В конце концов, исследования древесных колец помогут еще лучше понять сложную динамику, механизмы или триггерные факторы геоморфологических процессов, а также смягчить или уменьшить проблемы, которые они могут создавать.
