Czytając w drzewie

Doktor Anna Cedro opisała zmiany klimatyczne na Pomorzu Zachodnim.

Dr Anna Cedro jest adiunktem w Zakładzie Klimatologii i Meteorologii Morskiej Uniwersytetu Szczecińskiego. Tu też ukończyła studia geograficzne i obroniła pracę doktorską pt. Zmiany klimatyczne na Pomorzu Zachodnim w świetle analizy sekwencji przyrostów rocznych sosny zwyczajnej, daglezji zielonej i rodzimych gatunków dębów. W październiku 2004 roku otrzymała za nią Nagrodę Prezesa Rady Ministrów. W swojej pracy łączy zamiłowanie do przebywania na łonie natury i badań terenowych z zawodem klimatologa i meteorologa, który kojarzy się głównie z analizą suchych danych meteorologicznych. Kilkakrotnie była kierownikiem grantów KBN i uczestniczyła w wielu krajowych i międzynarodowych konferencjach i warsztatach naukowych. Jest autorką kilkunastu prac naukowych z zakresu paleografii, peleopedologii i dendroklimatologii.

Zjawiska meteorologiczne i pogodę obserwowano już w starożytności, czego dowodzą m.in. zabytki piśmiennictwa chińskiego i indyjskiego, prace Hipokratesa, Arystotelesa czy Pliniusza Starszego. Były to tylko ogólne dane, jednak dostarczają one ważnych informacji o klimacie, np. o istnieniu okresów suchych i wilgotnych w tamtych czasach. Dokładniejsze badania zaczęto prowadzić w I wieku n.e., kiedy to w Palestynie po raz pierwszy zmierzono wielkość opadu. W 1648 roku powstała florentyńska sieć stacji meteorologicznych i z datą tą łączy się początek regularnych instrumentalnych obserwacji pogody.

Analiza przyrostów

Pogodę jednak można nie tylko opisywać i prognozować, ale można także z różnych źródeł odczytywać, jaka była ona w przeszłości. Elementy klimatyczne odtwarza się analizując typy skał i form terenowych oraz porównując szczątki roślin i zwierząt kopalnych z żyjącymi obecnie w różnych warunkach klimatycznych. Danych dotyczących klimatu przeszłości dostarcza także wiedza o regularnych zjawiskach astronomicznych, które wpływają na dochodzące do Ziemi promieniowanie słoneczne. Jednak wyniki uzyskane tymi metodami są często trudne w interpretacji i nieprecyzyjne. O wiele lepszym sposobem poznawania pogody przeszłości jest dendrochronologia - metoda polegająca na analizie rocznych przyrostów drzew. Zastosowaniem tej metody na początku XX wieku do rekonstrukcji wielkości opadów atmosferycznych rozpoczęto współczesne badania paleoklimatyczne. W latach 60. w paleoklimatologii wykorzystywano także badania rdzeni lodowych z lądolodu antarktycznego i grenlandzkiego, wiercenia głębokomorskie i badanie osadów czwartorzędowych za pomocą metody radiowęglowej. Wśród różnych sposobów odczytywania dat, dendrochronologia jest nie tylko tańsza: - To metoda datowania bezwzględnego, która jest przede wszystkim o wiele dokładniejsza - mówi dr Anna Cedro. - Można dzięki niej wyznaczyć nie tylko datę ścięcia drzewa, ale również zrekonstruować warunki pogodowe panujące w konkretnym roku, a nawet sezonie jego życia.

Dendrochronologia, w swoim podstawowym zastosowaniu, jest metodą oznaczania wieku bezwzględnego. Co roku w rosnącym drzewie miazga (komórki kambium) wytwarza jeden słój. Słoje te mają inną szerokość z roku na rok, ponieważ na ich rozwój wpływają różne czynniki: zasobność siedliska, rodzaj gleby, wysokość poziomu wód gruntowych oraz działalność szkodników. Największy jednak wpływ na grubość słojów (sekwencji rocznych przyrostów drewna) ma przebieg warunków pogodowych. Na podstawie szerokości przyrostów radialnych można określać warunki meteorologiczne, w których rozwijało się drzewo. Drzewa jednego gatunku zazwyczaj reagują tak samo na temperaturę lub wielkość opadów. Ale różne gatunki mają odmienną wrażliwość na poszczególne czynniki klimatyczne, np. na przyrost roczny dębów najbardziej wpływa wielkość opadów, a mniejsze znaczenie ma temperatura. Zbierając dane z badań kilku gatunków, można dość dokładnie zrekonstruować klimat w przeszłości. Można powiedzieć, że powstaje coś w rodzaju matrycy (wzoru przyrostowego), do której przykłada się kawałek drewna i odczytuje okres, z którego ten kawałek pochodzi.

Przy okazji

Na początku XX wieku amerykański astronom Andrew Ellicat Douglass postanowił znaleźć związki między cyklicznością pojawiania się plam słonecznych a kształtowaniem klimatu w Arizonie i choć nie znalazł tych związków, to jednak zauważył, że warunki klimatyczne (zwłaszcza opady) wpływają na szerokość rocznego przyrostu drzew, a drzewa rosnące o 100 kilometrów od siebie i na różnych wysokościach nad poziomem morza mają ten sam wzór przyrostowy. Doszedł do wniosku, że ze słojów drzewa można odczytać nie tylko jego wiek, ale także warunki meteorologiczne, które towarzyszyły mu w kolejnych latach życia. Tak więc ciepły luty i lipiec 1908 przyczynił się do szerokiego przyrostu dębów w tym roku. A długą i mroźną zimę 1940 wyraźnie widać w odpowiednim słoju każdej żyjącej wtedy sosny zwyczajnej. Zainteresowani badaniami Douglassa archeolodzy zaczęli wysyłać mu próbki drewna z wykopalisk. Określono w ten sposób wiek azteckich ruin: Pueblo Bonito, później Mesa Verde i Hopi Meses w Rio Grande. Tak, niejako przy okazji, została zapoczątkowana nowa dziedzina nauki - dendrochronologia.

Badania Douglassa kontynuowali jego uczniowie. Dendrochronologię w Europie rozpowszechnił niemiecki botanik Bruno Huber. Jednak na Starym Kontynencie brakowało wiekowych drzew potrzebnych do prowadzenia badań. Huber musiał więc opracować nowe techniki i metody. Dokładnie mierzył szerokość rocznych przyrostów drzew i określił tzw. współczynnik współbieżności GI (Gleichläufigkeit) służący do oceny podobieństw sekwencji przyrostów rocznych.

Na początku XX w. również w Polsce badania dendrochronologiczne nie były nieznane. Polscy archeolodzy wysłali m.in. do analizy do Sztokholmu drewno z osady w Biskupinie. A po drugiej wojnie światowej pojawiły się pierwsze polskie prace z tej dziedziny. Badano kilka rodzajów drzew (m.in. sosny, świerki, jodły, modrzewie), u których wyznaczono okres czynności miazgi, jej aktywność w zależności od pogody oraz wpływ, jaki opady atmosferyczne i temperatura mają na przyrost tych drzew.

Badania szczecińskie

Doktor Anna Cedro, analizując sekwencje przyrostów rocznych, opisała zmiany klimatyczne na Pomorzu Zachodnim. Badania prowadziła na sosnach zwyczajnych, daglezjach zielonych i dębach. W październiku 2004 za rozprawę doktorską na ten temat otrzymała Nagrodę Prezesa Rady Ministrów. Dr Cedro z pasją opisuje pracę w terenie: Aby zbadać drzewo lub pień drzewa trzeba pobrać z niego próbę. Najlepiej byłoby pobierać krążki z pnia drzewa. Ale niszczyłoby się zbyt dużą liczbę drzew. Poza tym w niektórych miejscach prowadzenia badań - parkach narodowych, rezerwatach - nie można wycinać drzew. Dlatego pobiera się tylko niewielkie fragmenty pnia, zawierające w miarę pełne sekwencje przyrostów rocznych. Służy do tego specjalny przyrząd, tzw. świder Presslera, którym nawierca się drzewo nie uszkadzając go w sposób istotny. Pobiera się próbę w postaci kołeczka średnicy około 5 milimetrów. Na jego podstawie bada się grubość przyrostów rocznych. Miejsce po pobranej próbie zabezpieczane jest drewnianym kołkiem tej samej grubości co świder i specjalną substancją chroniącą przed grzybami i bakteriami.

Wywierty wklejane są w drewniane podstawki i suszone. Ich wierzchnia warstwa ścinana jest nożem, by lepiej było widać słoje drzewa i mierzyć grubość przyrostu rocznego. Sporządza się także preparaty mikroskopowe, w których celuloza barwiona jest na niebiesko, a lignina na czerwono, by podkreślić szczegóły budowy anatomicznej. Potem wszystko mierzy się, liczy, porównuje i wyznacza lata wskaźnikowe, czyli takie, w których większość drzew z danej populacji reagowało tak samo na warunki klimatyczne. Krótko mówiąc, są to lata, w których większość drzew miało mały lub duży przyrost roczny. W badaniach Anny Cedro ponad 90 procent drzew musiało reagować w taki sam sposób, by nazwać dany rok wskaźnikowym. Wynikami jej prac są chronologie lokalne sosny zwyczajnej, daglezji (jedlicy) zielonej i dębu.

Co z tego wynika

W badaniach Anny Cedro widać, jak różne rodzaje drzew odmiennie reagują na poszczególne czynniki klimatyczne. Drzewa iglaste są wrażliwe na niskie temperatury zimy poprzedzającej okres wegetacyjny. Długa i mroźna zima sprawia, że przyrost roczny w najbliższym okresie wegetacyjnym będzie wąski. Wilgotne i ciepłe masy napływające zimą znad północnego Atlantyku spowodują dużą dynamikę przyrostową i szerokie przyrosty roczne. Inaczej reagują drzewa liściaste, które są wrażliwe na niedobór opadów i wysokie temperatury w okresie letnim. Susze przyczyniają się do małych przyrostów rocznych u tych drzew, a dęby najlepiej rosną, gdy szczególnie latem jest dużo opadów.

Analizy dendroklimatyczne prowadzone na sosnach i daglezjach pozwoliły dr Annie Cedro zrekonstruować okresy z przewagą mroźnych i długich zim oraz ciepłych miesięcy zimowych w ostatnich 200 latach. Dzięki chronologii dębowej wyznaczone zostały okresy suszy i niedoboru opadów oraz lata z równomiernym i wysokim uwilgotnieniem w ostatnich czterech wiekach. W swoich dalszych badaniach dr Cedro będzie rekonstruować pogodę w jeszcze dłuższych okresach.

Zdarzenia ekstremalne

Ze słojów drzew można wyczytać także tzw. klimatyczne zdarzenia ekstremalne, które miały miejsce na Ziemi. Jednym z wyników badań jest znalezienie słojów mrozowych drzew iglastych, które wykształciły się na początku okresu wegetacji w 1913 roku. Powiązano to z wybuchem wulkanu Katamai na Alasce w sierpniu 1912 roku. Dostało się wtedy do atmosfery ponad 20 km3 pyłów wulkanicznych, które wiatr rozniósł po całej półkuli północnej, ograniczając wielkość promieniowania słonecznego. Z tego powodu w następnych latach (szczególnie w 1913 roku) temperatura powietrza bardzo spadła. Zareagowały na to drzewa iglaste, które są bardzo wrażliwe na temperatury zimowe. Powstały widoczne deformacje w komórkach przyrostów drzew, tzw. słoje mrozowe. Data ta wyraźnie zapisała się w drzewach w Stanach Zjednoczonych, a w Europie także w sosnach alpejskich i szwedzkich.

Inaczej na niskie temperatury w okresie zimowym i wczesnowiosennym reagują dęby. Wykształcają warstwę wewnętrznego bielu - drewna o nieco innej budowie. Pień w tym miejscu ma inną barwę i jest bardziej podatny na biodegradację. Jednak na Pomorzu Zachodnim, obszarze badanym przez dr Cedro, nie znaleziono w dębach stref bielu wewnętrznego. Może to świadczyć o łagodzącym wpływie Morza Bałtyckiego i Zalewu Szczecińskiego na temperatury zimy.

Wiele mówi się o globalnym ociepleniu klimatu, o nagłych zmianach pogodowych, niespodziewanych atakach zimy lub upałów. Coraz ktoś wysuwa hipotezy o nadchodzącej epoce lodowej, to znów wielkich susz. - Moim zdaniem mamy zbyt krótki okres obserwacji instrumentalnych - komentuje te prognozy dr Cedro. - Ocieplenie, z którym mamy teraz do czynienia, nie jest spowodowane tylko przez czynniki ludzkie. Za 10, 15 lat ta sytuacja może się odwrócić i klimat może zacząć się ochładzać. To nie jest nic nowego i nienaturalnego. W przyrostach rocznych drzew widać kilkunastoletnie i kilkudziesięcioletnie fluktuacje klimatyczne.

Najnowszy numere-wydanie

Błąd 404 - Strona o podanym adresie nie istnieje

   Wróć na stronę główną