Невеличкий офіс на території кампусу на околиці Мадрида

Тут є два комп'ютери, мікроскоп, кілька інструментів і полиці, вкриті зрізами деревини, складеними та датованими яскраво-жовтими етикетками. Тут працює команда вчених, які вивчають дерева по всій Іспанії, щоб покращити управління лісами. Це лабораторія, але водночас і архів, тому що дерева – це капсули часу. Все зберігається в їхніх кільцях.

Історія

Історія приблизно така: з віком деякі дерев’янисті рослини утворюють у внутрішній частині кори кільця, які простягаються від центру назовні. Щороку утворюється нове коло деревини. Їх розміри та характеристики залежатимуть від щедрості сонця та дощу в кожну пору року, тому жодне кільце не схоже на інше. У деяких випадках взаємозв’язки очевидні: широкі кільця вказують на теплі та вологі роки, тоді як вузькі кільця є результатом більш спекотних і сухих періодів. Справа в тому, що від народження до смерті дерева мають здатність реєструвати пожежі, урагани, повені, виверження вулканів, посухи та голод. Ніби «жорсткий диск» природи, вони накопичують інформацію про навколишнє середовище.

Лабораторія

Зразки та диски, що зберігаються в одній із лабораторій INIA-CSIC.

«Динаміка, моделювання та управління лісами»

Лабораторія дерев на околиці Мадрида має назву: «Динаміка, моделювання та управління лісами». Вона функціонує під егідою Національного інституту сільськогосподарських і харчових досліджень і технологій (INIA) та Вищої ради наукових досліджень (CSIC). Рафаель Калама Сайнс, доктор лісових наук, працює там десятиліттями. Вчений пояснює, що дисципліна, яка вивчає кільця дерев, зазвичай відома як дендрохронологія. Дендро – дерево, хронос – час, логія – вивчення. Але ця галузь досліджень, додає він, може бути розділена на інші категорії. Існують, наприклад, дендрокліматологія, яка аналізує деревні кільця для отримання кліматичних даних минулого; дендроархеологія, яка вивчає кільця, щоб зрозуміти, як клімат впливав на людські суспільства; і дендроекологія, яка реконструює стародавні лісові екосистеми.

Дисертація з дендрохронології

Емілія Гутьєррес Меріно з Барселонського університету була першою вченою в Іспанії, яка написала дисертацію з дендрохронології. Вона захистила її в березні 1987 року і з того часу присвятила свою кар'єру розумінню інформації, прихованої в деревині лісів. «Головне в цій дисципліні – мати можливість визначити вік кожного дерева та його річний приріст. Виходячи з цієї ідентифікації, далі потрібно ввести дані в цілий набір змінних, які в кінцевому підсумку показують, як дерево жило і в яких умовах навколишнього середовища воно жило», – пояснює вона.

Процес дослідження

Це не так просто, як сидіти й рахувати кільця, хоча це важлива частина процесу. Перше, що потрібно зробити, це отримати зразок. У мертвих дерев вирізають повний дерев’яний диск, де кільця розгортаються концентричними хвилями, а в живих – за допомогою мінімально інвазивного методу, в якому використовується інструмент під назвою бурав Пресслера. Це порожниста металева трубка з різьбою на кінці, яку обертають вручну, щоб просвердлити стовбур до центру й витягти циліндр деревини діаметром з олівець. Цей зразок висушують, шліфують і аналізують.

Рафаель Калама порівнює ріст між двома зразками різних дерев, витягнутих буравом Пресслера.

Обмеження дендрохронології

Не всі дерева чутливі до вивчення дендрохронологією. Хав'єр Васкес Піке з Університету Уельви зазначає, що для утворення кілець має бути зупинка в їхньому рості. «Якщо ми поїдемо в тропічні зони, де клімат дуже однорідний протягом усього року, ми не зможемо їх спостерігати», – пояснює він. Дерев’янисті види, які мешкають у тропіках, як-от сосни чи модрини, навпаки, мають річні цикли утворення деревини. Зазвичай вони починають рости навесні та припиняються на початку осені.

Ці цикли росту можна побачити неозброєним оком у кільцях. Деревина, яка виробляється на початку, рання деревина, зазвичай світлого кольору, тоді як пізня деревина, яка утворюється в кінці періоду росту, має товстіші та темніші стінки.

Дерева розповідають історії

Дерева розповідають історії

Карлос ЛеКесне знає, як інтерпретувати історії, які розповідають дерева, що живуть навколо нього, і які несуть у собі минуле своєї землі. Вчений працює в Лабораторії дендрохронології та глобальних змін Автономного університету Чилі. Використовуючи інструменти дендрохімії, яка аналізує ізотопи кисню, присутні в целюлозі дерев, ЛеКесне може навіть дізнатися походження води, яка «зрошувала» ці рослини з часом. Здається, нічого не вислизає від нього.

Зараз він зосереджений на аналізі впливу пізніх заморозків – які трапляються навесні – на ріст дерев’янистих рослин. «Вони залишають травму в клітинах, позначку, яку ми можемо вивчити в кільцях», – пояснює він.

Щось подібне відбувається з пожежами, ще одним важливим об’єктом дослідження дендрохронології. «Деяким деревам вдається вижити у вогні, але на них залишаються шрами», – зазначає ЛеКесне. За цими позначками можна зробити висновок про частоту та інтенсивність пожеж століття тому та дізнатися, як людська діяльність вплинула на них. Вчені з Університету Колорадо в США дійшли висновку в статті, опублікованій у New Scientist, що більшість пожеж до промислової революції – тобто до спалювання викопного палива, яке нагріває атмосферу – були значно менш серйозними, ніж сьогодні.

«Питання в тому: як можливо, що дерева, будучи найбільшими та найдовговічнішими організмами на планеті, можуть прожити стільки років, зазнаючи всіляких несприятливих впливів і агресії?» – запитує доктор Гутьєррес Меріно. І одразу відповідає: «Це можливо завдяки тому, що вони ростуть на вже сформованих структурах і матеріалах, які вони використовують для їх побудови». Деревина збирається, перш за все, з целюлози та лігніну, двох елементів, які не розкладаються так легко. Потрібен набір грибів і бактерій, які спеціалізуються на їх перетравленні. Крім того, вони мають дуже ефективну систему захисту: компартменталізацію. Коли дерева зазнають нападу чи поранення, замість того, щоб витрачати енергію на регенерацію тканин, вони ізолюють пошкоджену частину та починають рости на ній. У таких регіонах, як Піренеї, дерева можуть стояти, навіть якщо вони мертві протягом 60 років, завдяки коливанням температури. Перефразовуючи чилійського дослідника Джонатана Барічівича: дерева – це форми життя, але також і форми смерті.

Використання дендрохронології

Васкес Піке запевняє, що ця характеристика дозволяє отримати стільки інформації, з внеском у наукові галузі найрізноманітніших. «В археології, наприклад, можна дізнатися, коли було сформовано деревину, з якої було побудовано корабель», – пояснює він. Дендрохронологію також можна використовувати для датування творів мистецтва. «Є багато творів, які зроблені з дерева, а інші обрамлені деревом, тому ми можемо знати, коли було зрубано дерево, з якого було зроблено цю раму», – уточнює він.

Рафаель Калама вказує на ріст дерев на збільшеному зображенні одного із зразків на комп’ютері.

Значення дендрохронології

За словами Гутьєррес Меріно, наявність даних про клімат Землі навіть до того, як існували метеостанції, «значною мірою сприяла боротьбі зі зміною клімату. Насправді, першу інформацію надала дендрохронологія, оскільки ми маємо дані, які охоплюють весь голоцен, понад 10 000 років тому». Якщо взяти кліматичну інформацію, що зберігається в найстаріших деревах, і порівняти її з сучасною, стає очевидним, що «сучасна зміна клімату не має прецедентів», – запевняє вона. Ця інформація використовується для вивчення того, як дерева історично адаптувалися до коливань клімату, і який найкращий спосіб зберегти ліси в умовах таких шалених змін.

ЛеКесне погоджується зі своїм іспанським колегою. «Ми змогли встановити, що екстремальні кліматичні явища не тільки більш інтенсивні та серйозні в сьогоденні, але й частіші», – каже він. І додає, що в часи такої недовіри можна покластися на мудрість одних із найдавніших живих істот на Землі. «Дерева дають нам незацікавлену відповідь, вони не мають упереджень. Як монітори та екологічні архіватори вони дуже вірні: вони показують, що насправді відбулося в минулому, і як ми можемо адаптуватися до майбутнього разом із ними».