Современная наука располагает довольно богатым выбором методов датирования как относительного (то есть связанного другими уже известными датами), так и абсолютного (связанного с установлением возраста образцов). В семействе абсолютных методов большинство основаны на физических и химических законах. Но есть и те, чье возникновение связано с сотрудничеством сразу нескольких естественных наук и базируются на иных принципах. Например, дендрохронологический метод основан на биологических закономерностях.
Изначально изучением годичных колец деревьев занимались те, кому и положено, то есть ботаники, которые выяснили что значат эти кольца, как они образуются и почему они разные. Эта тема была известна еще до нашей эры. Первые упоминания о рассматриваемом явлении относятся еще к IV-III вв. до н.э. и встречаются в работах древнегреческого ученого Теофраста, которого можно, наряду с Аристотелем, назвать одним из основателей ботаники. А Леонардо да Винчи в одном из своих трактатов упомянул о связи качественных характеристик годичных колец с условиями роста. В 1737 году французские натуралисты Анри-Луи Дюамель дю Монсо и Жорж-Луи Леклерк де Бюффон, исследуя влияние внешней среды на растения, открыли морозобойные кольца. Следующей мыслью, которая связала идеи зависимости годичных колец от условий и их особенностей, связанных с погодными катаклизмами, было предположение о возможности синхронизации особенностей колец различных деревьев для реконструкции климата и предсказания некоторых природных явлений. Родилась эта мысль в 1833 году в голове американского изобретателя Александра Кэтлина Твининга. Эстафету подхватил англичанин Чарльз Бэббидж с предложением использовать и ископаемую древесину тоже.
Практическое развитие и своё настоящее рождение дендрохронология получила в 1859 году, когда американский геодезист Джейкоб Кюхлер впервые собрал данные на материале звёздчатых дубов и создал первую дендрохронологическую шкалу для Западного Техаса, став таким образом пионером дендрохронологии. Хотя в историю войти он не планировал и преследовал прозаическую цель установления цикличности засух. Вот эта практичность пришлась очень кстати. Проблема засух очень остро стояла как раз в тех регионах как Америки, так и Европы, которые давали основную часть зерновых культур. Прогнозирование неблагоприятных климатических изменений давало возможность сохранить урожаи, а следовательно накормить население, принести прибыль крестьянам и сэкономить государственные средства, которые иначе были бы потрачены на борьбу с голодом и поддержку сельхозпроизводителей. Уже в 70-х годах XIX в. были начаты дендрохронологические наблюдения в Нидерландах и Германии. В 80-х того же века – в Австрии. Россия, кстати, также следовала трендам. У нас дендрохронологическими наблюдениями занимался физик Федор Никифорович Шведов, всё с той же целью предсказания засух. Затем к дендрохронологии подключились астрономы, после того как в 1894 году американец Эндрю Элликотт Дугласс предложил зависимость солнечные пятна-климат-годичные кольца. И именно он впервые применил дендрохронологию к археологическим материалам. Правда, удалось ему это сделать только уже в начале XX в. С 1916 г. дендрохронология стала делом его жизни. Однако интересовал его всё тот же климат. Ни историки, ни археологи тогда не обратили особого внимания на хронологические изыскания астронома.
Применение дендрохронологических методов для нужд истории началось только в 60-х гг. XX в. Отдельные работы появлялись и в 20-е, и в 30-е годы, но они остались незамеченными. Однако в 60-е случился прорыв. Практически одновременно в США и СССР были проведены серии работ с применением уже существовавших к тому времени дендроклиматических шкал. Ученые Колумбийского университета Эдвард Кук и Гордон Джейкоби применили этот метод для датирования колониальных построек на северо-востоке США. У нас в СССР развивал это направление Борис Александрович Колчин на материалах Новгородской археологической экспедиции. Уже в 1961 году он представил свою докторскую работу «Дендрохронология Новгорода». С этого времени стала целенаправленно проводиться работа по привлечению исторических и археологических материалов для создания непрерывных дендрохронологических шкал, уходящих глубоко в прошлое.
Наконец, в 2012 году было сделано открытие, которое вывело дендрохронологию на новый уровень, превратив ее в наиболее точный метод датирования. Японский физик Фуса Мияке, исследуя криптомерию японскую, одно из самых долгоживущих деревьев в мире, обнаружила необъяснимо высокое количество радиоактивного изотопа углерода С-14 в годичных кольцах 774-775 гг. Это явление было названо событием Мияке. Вскоре были открыты еще несколько подобных скачков. Все они фиксировались в образцах разных пород деревьев как в северном, так и в южном полушарии. Аналогичную аномалию с аналогичными датами дают и ледовые керны. События Мияки позволили уточнить действующие дендрошкалы и связать их между собой, дав универсальные маркеры, действительные для них всех. Еще одним плюсом является возможность построения шкал не только от современности, но и от этих событий, что может упростить работу с археологическими материалами. А в 2018 году дата первого обнаруженного события Мияке была уточнена немецким палеоэкологом Ульфом Бюнтгеном до июля 774 с колебанием в ± месяц.
Так в чём же всё-таки заключается дендрохронология? Как она работает? Как известно, или, по крайней мере, должно быть известно даже школьнику, деревья при разных температурах растут по-разному. В тепле их рост ускоряется, а при наступлении холода – замедляется. Эта разница в росте проявляется в виде годового кольца, состоящего обычно из светлой и тёмной части. Ширина и другие качества этих колец (плотность, размер клеток, толщина стенок этих клеток) различны и зависят от внешних факторов, таких как температура, влажность, солнечная активность... У деревьев, растущих в одно и то же время в одной и той же местности характеристики последовательностей колец одинаковы. Но в той же самой местности у деревьев, выросших в другое время, эти характеристики будут уже иными. Сравниваются не отдельные кольца, а их последовательности. И вероятность совпадения этих последовательностей для разных временных периодов очень низка. И чем длительнее эти периоды, тем невероятней совпадение.
В зависимости от количества и происхождения образцов по кольцам можно установить разные временные отрезки. Самое простое – просто посчитать количество колец в отдельном образце. Это будет минимум жизни этого образца, его индивидуальная хронология. Не факт, что это будет вся его жизнь или жизнь собственно дерева, ведь образцом может послужить не только ствол, но и ветка. Но те годы, которые кольцами сохранились в образце, растение прожило совершенно точно. Если есть разные образцы одного и того же дерева, можно будет собрать его индивидуальную хронологию по совокупности данных. По образцам разных деревьев одного вида, произраставших и произрастающих в одной местности, устанавливается обобщённая хронология. Она уже может значительно превышать срок жизни не только одного дерева, но и целого поколения деревьев, если можно так сказать, то есть деревьев, росших примерно в одно время. Наконец, по совокупности образцов деревьев из одной местности, в том числе с разными условиями роста (почвы, затенённость, антропогенное влияние), в том числе разных родственных и/или сходных по экологии видов, создаётся генеральная хронология. Это их используют для составления дендрошкал.
Дендрошкала или, полностью, дендрохронологическая шкала дает возможность не только узнать протяжённость той или иной хронологии, но и обозначить конкретные даты. Для их создания нужны лишь «стартовые», так сказать, кольца с точно известным годом и дальнейшая перекрестная хронология. То есть чтобы хронологии отдельных образцов постоянно перекрывались, накладываясь друг на друга. Приведём упрощённый пример. Предположим, у нас есть дерево, которому в этом году исполнилось 150 лет. Часть его колец совпадает с характеристиками поздних колец образца из постройки середины XX века. Несовпавшие более старые кольца позволяют продлить шкалу, например, на 50 лет. Другой образец, например, колодезного сруба рубежа XIX-XX в., тоже даст частичное совпадение. А часть его несовпавших колец позволит продолжить шкалу в прошлое ещё лет на 25. И так далее. Повторю, что это, конечно же, очень упрощенный пример. На самом деле иногда для продолжения всего лишь на год или два требуется сравнение сотен образцов и десятки наложений.
Дендрошкалы используются не только для изучения климатических изменений. Они также нужны, чтобы по сведённым в них последовательностям колец определять возраст изделий из дерева. Иногда это значительные архитектурные сооружения, иногда дощечки размером меньше листа бумаги формата А4. Главное требование к образцам - достаточное для идентификации количество колец. По ним строятся графики характеристик, которые сравниваются затем с графиками дендрохронологической шкалы, и ищутся совпадения с ней. Действительно, бывают изредка такие случаи, когда шкала может дать несколько совпадений. В таком случае дополнительно используются другие методы датирования, обыкновенно радиоуглеродный. Но, как правило, чаще дендрохронологию используют для того, чтобы уточнить радиоуглеродное датирование.
Еще одной сферой применения дендрохронологии является криминалистика. С ее помощью устанавливают происхождение древесины, а также возраст живых и срубленных деревьев. В основном это нужно для выявления незаконных вырубок и нецелевого использования земель. Сравнив образцы с вырубленного участка с образцами из партии деловой древесины, пиломатериалов или дров, эксперт может установить соответствие между ними. Но бывает, что дендрохронологическая экспертиза назначается при расследованиях убийств, хищений и поджогов. В 1989 году при расследовании дела банды Стаховцева с помощью исследования годичных колец корней березы было установлено время создания оружейного схрона (Богатыров А.Т. "Использование дендрохронологической экспертизы при расследовании незаконной рубки лесных насаждений")
Заблуждения
Разберём некоторые заблуждения, связанные с дендрохронологией.
№1. Для того, чтобы дендрохронология работала, нужны идеальные образцы, одинаковые брёвнышки с корой. Иначе не посчитать возраст дерева.
Но для дендрохронологии не нужен точный возраст дерева. Ей важны характеристики колец и их последовательности. Для климатологов этого достаточно. Для археологов и историков это означает, что ранее определенного периода объект, созданный из этого дерева существовать не мог. Возраст дерева может быть важен криминалистам, но они работают с образцами современных деревьев. И даже для них бывает достаточно небольшой палочки - древесного керна.
№2. Даже у одного дерева на разных участках ствола разное количество колец, а там, где оно одинаковое, ширина колец всё равно разная. Так что дендрохронология работать не может.
И снова дело не в количестве колец. Их просто должно быть достаточное количество, чтобы была возможность установить период времени, соответствующий их последовательности. Ширина кольца сама по себе тоже роли не играет. Дендрохронология работает на соотношениях размеров, а не на размерах. Узкое кольцо будет узким по всей длине, а широкое – широким.
№3. Если на спиле есть какой-нибудь сучок, то дендрохронология невозможна. Его структура разрушает целостность колец, и понять уже ничего нельзя
Дело не в спиле. Обычно можно выбрать место для забора образца. Если надо, сделают спил без сучков. Но даже если они есть, сучки не уничтожают годичные кольца. Более того, они имеют свои собственные, которые иногда даже могут дать дополнительный материал для исследования, а не свести на нет информативность основных колец. Так что их присутствие просто учитывается.
№4. Для дендрохронологии нужны брёвна и спилы. По доскам дендрохронология работать не может.
Дендрохронология работает с образцами самых разных форм и размеров. Единственное требование к ним – наличие годовых колец. Для того, чтобы работать с ними, не нужно, чтобы эти кольца были целыми. Узор на досках в виде параллельных и не очень линий - это те же кольца. Полоски на древесных кернах - тоже их фрагменты. Этих «кусочков» колец достаточно, чтобы анализировать материал.
№5. Даже рядом стоящие деревья могут иметь разные условия роста. Одно росло в чаще, другое на опушке, совпадений на кольцах не будет, вот и кончилась дендрохронология.
Совпадения будут, поскольку изменения в состоянии этих деревьев все равно будут одинаковыми. Ведь изменения в температуре, влажности, освещенности и так далее будут касаться их одинаково.
№6. Учёные определяют даты для отсчёта дендрошкал, опираясь на поддельные летописи, поэтому дендрохронология – обман.
Для дендрохронологии летописи не нужны. Как строятся дендрохронологические шкалы кратко описано в статье. Даже для средневековых объектов используются шкалы, начало которых лежит в XX веке, когда эти шкалы только начинали формировать для совершенно других целей (исследование изменений климата).
№7. Не существует непрерывных дендрохронологических шкал. Их можно приписать любой эпохе.
Это просто неправда. Существует несколько дендрошкал для разных регионов и видов деревьев непрерывной протяженностью в несколько тысяч лет. К ним можно отнести шкалу по лиственнице субарктической России (Ямал) более 7 тыс. лет, по сосне Юго-Запада США более 8 тыс. лет, по дубу южной Германии более 9 тыс. лет. А с открытием событий Мияке стало возможно объединить все существующие дендрошкалы для любых пород деревьев.
На сегодняшний день дендрохронология считается одним из самых точных и надежных методов датирования. Ее используют для исследований в разных сферах как прикладного, так и теоретического характера. Развитие науки в целом и сотрудничество разных ее направлений дает замечательные результаты, которые придают все новые и новые стимулы к познанию мира в его прошлом, настоящем и будущем.
Ну а на этом пока всё. Если вам понравилась статья, подписывайтесь на наш канал, ставьте лайки и оставляйте комментарии, а так же не забывайте про колокольчик, что бы не пропустить наши новые материалы, это очень мотивирует нашу команду. Так же вы можете найти нас в Телеграме и ВКонтакте, там мы публикуем мемы, и короткие материалы, которые не всегда подходят для Дзена. Спасибо, что читаете нас!
