CC BY
271
ПРЕДЫСТОРИЯ ДЕНДРОХРОНОЛОГИИ
Д.Е. РУМЯНЦЕВ, доц. каф. ботаники и физиологии растений МГУЛ, канд. биол. наук
landgraph@list.ru
Дендрохронология может быть определена как наука, изучающая изменчивость годичных колец при условии знания года формирования каждого годичного кольца. Однако дендрохронология - это лишь одна из сфер знаний человечества в области изменчивости годичных колец, история же исследований в этой сфере имеет очень древние корни.
В данной статье мы попытались рассмотреть этапы, предшествовавшие формированию дендрохронологии как отдельного научного направления, вскрыть тот фундамент знаний, на основе которого началось построение методологии классической дендрохронологии.
Первыми собственно дендрохроноло-гическими исследованиями считаются рабо-
50
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2009
ты американца Д. Кюхлера (Kuechler, 1859), австрийского учителя гимназии Покорни (Pokorny, 1869), датского лесоведа Д. Кептей-на (Kapteyn, 1914) и русского климатолога Ф.Н. Шведова (1892) [17].
Основателем классической дендрохронологии по праву считается американский астроном А.Е. Дуглас [17, 18]. Считается также, что работы в области исследования годичных колец он начал около 1901 г. На начальных этапах его интересовало наличие взаимосвязи между изменчивостью годичных колец, колебаниями климата и солнечной активностью. Позднее им был открыт принцип перекрестной датировки, нашедший практическое применение при датировке ископаемой древесины, например из построек индейцев пуэбло. Несмотря на то, что перекрестную датировку годичных колец деревьев использовали и до Дугласа, например в 1737 г. французские натуралисты Духамель (Duhamel) и Бюффон (Buffon), а позднее еще по меньшей мере трое исследователей, именно Дуглас положил этот принцип в основу широких исследований, из которых зародилось отдельное научное направление [18]. Считается, что впервые для его обозначения термин дендрохронология был использован С. Эрландссоном в 1936 г. [2]. В 1937 г. Дугласом в Аризоне была основана лаборатория «Исследования годичного кольца». «Общество изучения годичных колец», организованное также Дугласом c 1934г. начало издавать периодический «Бюллетень древесных колец» (Tree-Ring Bulletin), издание которого продолжается и по настоящее время. Первыми учениками Дугласа были геолог В.С. Глок, а также астроном и климатолог Е. Шульман.
Зарождению дендрохронологии предшествовал длительный этап накопления знаний об изменчивости годичных колец. О первых шагах на этом пути мы можем строить лишь правдоподобные предположения.
Так, вероятно, первую возможность заметить годичные кольца дал человеку каменный топор. С течением времени культура производства совершенствовалась, и вот трудом неведомых изобретателей был создан бронзовый топор. Рубить деревья стало намного легче, сам инструмент стал долговечнее,
проще для изготовления и, видимо, дешевле. Стали совершенствоваться знания в области использования древесины как материала для срубных построек. Так, например, при раскопках одного из древнейших поселений индоевропейцев, города Аркаим (Южный Урал), покинутого его жителями примерно в XVII в. до н.э., археологи отметили, что, несмотря на близость каменных россыпей, жители не использовали камень для возведения поселений. Одним из основных строительных материалов им служило дерево: сосна обыкновенная, сосна кедровая сибирская, виды березы. Стволы деревьев скреплялись ими такими же способами, как и использовавшиеся русскими крестьянами в XIX в.: «в обло», «в лапу», «в перевязку» [10]. Кажется вероятным, что и другие основные приемы плотников-строителей, известные русским крестьянам в XIX в., были известны и их предшественникам, жившим около четырех тысяч лет назад.
В частности известно, что русские крестьяне предпочитали для построек древесину сосны с узкими годичными кольцами и значительным процентом поздней древесины в годичном кольце. Д.Н. Кайгородов [4] описывает эти народные представления следующим образом: «Самую ценную древесину дает сосна, выросшая на так называемых боровых, т.е. свежих, песчаных, возвышенных местах, а также на возвышенностях с каменистой почвой. На таких местах она образует обыкновенно чистые сосновые леса без примеси других древесных пород (за исключением можжевельника) и имеет древесину мелкослойную, плотную, смолистую, крепкую, прочную и желто-красного цвета, которая у свежесруб-ленных и смоченных дождем деревьев является почти огненно-красной. Такая сосна носит в различных местностях России названия рудовой, кандовой, лутичной, жаровой и др.
Сосна же, растущая на местах низменных, сырых, в смеси обыкновенно с елью, березой, осиной и др., имеет древесину крупно-слойную, рыхлую, менее крепкую и далеко не столь прочную, как рудовая. Такая сосна носит название мяндовой, мяндочной, мочежинной, молодяковой, серяковой, пресной и др.».
Очевидно, что до возникновения письменности многие народы уже могли обладать
некоторой передававшейся изустно информацией о связи между типом леса, особенностями строения годичных колец и качеством древесины.
Помимо того, что древесина была ценным строительным материалом, древесные растения часто были священными в языческих верованиях самых разных народов. Например, как отмечает Дж. Фрезер[14], древнейшими храмами у всех европейских народов были участки естественных лесов. Жрецы-смотрители таких храмов, естественно, должны были обладать некоторыми познаниями в области физиологии древесных растений. Так, Фрезер рассказывает о весьма показательном обычае языческих жрецов у древних германцев. Человека, содравшего кору с дерева священной рощи, ждало жестокое наказание: преступнику вырезали пупок и пригвождали его к той части дерева, которую он ободрал; затем его вертели вокруг дерева до тех пор, пока кишки полностью не наматывались на ствол.
В основе этого обычая просматривается наличие каких-то объективных представлений о камбии и его роли в росте деревьев, перемешанных с мистическими представлениями. Ничего более конкретного о знаниях той поры сказать уже нельзя, даже эти косвенные намеки уцелели для нас, вероятно, только потому, что обычай был жестоким и этим надолго запоминался всем услышавшим о его существовании.
Можно допустить, что годичные кольца также издавна использовались для определения возраста деревьев.
Первые письменные упоминания о годичных кольцах древесины содержат труды «отца ботаники», эллинского мыслителя Феофраста (Теофраста), ученика Аристотеля, жившего в 372-287 гг. до нашей эры. В капитальном труде «Исследование о растениях» [13] он дает сводку ботанических и растениеводческих знаний своего времени. В числе прочего он упоминает и о существовании годичных колец у деревьев. Так, он отмечает: «Пихта многослойна, вроде луковицы, под видимым слоем всегда есть еще другой - они и составляют целое дерево». Отмечается им это и в других местах, например: «Плотники говорят, что ядро есть в каждом дереве, вид-
нее же всего оно у пихты: оно состоит у нее из круговых слоев наподобие коры». По-видимому, знал он и о существовании возрастного тренда в изменчивости годичных колец, о разной структуре их у разных видов деревьев. Более уверенно говорить об этом нельзя, как отмечает автор использованного нами перевода К.Б. Шишкин, перевод Феофраста сложен - труден язык, манера изложения, не всегда последовательна терминология...
Труды Леонардо да Винчи оказали малое влияние на течение научной мысли того времени, так как общество было не готово для их восприятия, но изложенные в трудах Леонардо наблюдения во многом предвосхитили свое время. В «Трактате о живописи» [6], составленном из записей Леонардо да Винчи в XVI в., содержится следующий отрывок: «Круги древесных ветвей показывают число их лет и то, какие были более влажными и более сухими, смотря по большей и меньшей их толщине. И так показывают они страны света, смотря по тому, куда они обращены, потому что более толстые обращены более к северу, чем к югу и, таким образом, центр дерева по этой причине ближе к его южной, чем к северной коре. И хотя это живописи ни к чему, все же я об этом напишу, дабы опустить возможно меньше из того, что известно мне о деревьях».
Вероятно, что первые наблюдения работы камбия древесных растений принадлежат Неемии Грю, английскому натуралисту, коллеге открывателя растительной клетки Роберта Гука. В книге «Анатомия растений» вышедшей в 1682 г., он изложил следующие наблюдения [11]: «.Каждый год кора дерева разделяется на две части и распределяется по двум противоположным путям. Наружная часть откладывается по направлению к коре и со временем становится сама корой. Внутренняя же часть коры ежегодно разрастается и присоединяется к древесине.. .Так, кольцо проводящих лимфу каналов коры на следующий год будет кольцом древесины, затем то же повторяется с другим кольцом каналов и древесины и так далее из года в год.» Несмотря на то, что у Грю еще отсутствовали четкие представления о камбии как самостоятельной ткани, механизм его работы он уже представлял верно.
Представления о камбии как самостоятельном слое, занимающем промежуточное положение между корой и древесиной, были сформулированы французским лесоводом Духамелем (1700-1781) [11].
Отец современной биологической систематики Карл Линней также уделил некоторое внимание изменчивости годичных колец. В труде, опубликованном в 1747 г., [7] он отмечал: «Возраст большинства деревьев исчисляется по смоляным, или внутренним кольцам», а также: «Летопись более суровых и легких зим определяется по внутренним кольцам у большинства деревьев, особенно у дуба».
Первой российской работой, посвященной изменчивости годичных колец, был труд А.Н. Бекетова «О влиянии климата на возрастание сосны и ели», опубликованный в 1868 г. [1]. Ширина годичного кольца интересовала его в первую очередь как индикатор механических свойств древесины. Им, в частности, отмечалось, что для полноценного изучения влияния климата на ширину годичного кольца необходимо учесть еще и влияние почвы, от качества которой ширина кольца также зависит. Бекетова интересовала изменчивость годичных колец практически всех основных лесообразующих пород, но в статье он ограничился лишь хвойными: сосной, елью, лиственницей и сосной сибирской. Он отмечает, что породы различно реагируют на один и тот же экологический фактор, например, он пишет: «Сырая почва способствует напр. утолщению слоя елей, производя обратное явление у сосны. Кроме того, самая плотность древесины не у всех деревьев определяется тонкостью годичных слоев нарастания. Хвойные вообще становятся более плотными с уменьшением толщины слоев, лиственные часто наоборот». Помимо влияния климата, почвы и вида древесного растения Бекетов отметил роль фактора возраста: «Известно, что вначале сосна растет быстрее, образуя более широкие годичные кольца». Отмечен им факт, что деревья, растущие на просторе, дают годичные слои более широкие, чем деревья в сомкнутом насаждении. Был также поставлен вопрос о необходимости исследовать факторы, влияющие на соот-
ношение ранней и поздней древесины в годичном кольце.
Исследование Бекетова не было собственно дендрохронологическим - он не изучал колебания годичного кольца от года к году, не рассматривал влияние погодных условий разных лет на ширину кольца. Влияние климата на ширину годичного кольца им было рассмотрено в географическом аспекте, и в итоге он пришел к выводу, что чем севернее, чем холоднее лето в данной местности, тем уже годичные кольца.
Во многом аналогичным по методологии было исследование Д.И. Менделеева опубликованное в 1899 г. [9]. Занимаясь вопросами оптимизации объемов вырубки древесины для нужд железоплавильной промышленности, Менделеев провел исследования роста хвойных и лиственных пород, используя для этого спилы, собранные в разных географических точках. Проблему влияния абиотических факторов на прирост он излагает следующим образом: «На севере сумма света, получаемого ежегодно деревом в течение растительного периода, уменьшается, а потому можно ждать и уменьшаемого прироста. Когда представим себе десятину равномерно сплошного леса данной породы на разных широтах, то невольно рождается сравнение между актинометром, принимающим солнечный свет, и лесом, с тем существенным различием, что на физическом приборе отметится момент, а тут вся сумма моментов выражается в приросте. Сложность дела очевидна уже по одному тому, что прирост зависит от породы, от влажности, от почвы, от перемен погоды и особенно от осадков (дождей) во время роста и просто от индивидуальностей, свойственных органическим особям. Тем не менее, возбужденный интерес заставил меня начать собирание данных, сюда относящихся». В работе Менделеев ссылается на более раннюю публикацию - работу русского профессора Ф.Н. Шведова [15], которая считается первой дендрохронологической работой в России. Зная о работе Шведова, влияние погодных условий на толщину годичных колец сам Менделеев старался исключить, и поэтому оперировал такими показателями, как средняя ширина годичного кольца за десять и за двадцать лет.
Многие идеи в области использования древесно-кольцевой информации в лесоводс-твенных исследованиях не были Д.И. Менделеевым реализованы в полной мере, он лишь обозначил их как перспективные направления исследований. Так, он предложил рассчитывать и использовать в исследованиях показатель суммарного прироста деревьев на определенной площади. Им же высказана мысль о том, что прирост деревьев стремится к определенному пределу - дряхлости, когда наступает от случайностей смерть или засыхание. На основании изменчивости прироста он делал предположения об истории фитоценоза - о том, что ранее на участке, где было срублено модельное дерево, располагалось болото, затем осушенное.
К моменту зарождения классической дендрохронологии мировая наука обладала уже значительным объемом знаний, касающихся изменчивости годичных колец. Представления об этом объеме можно получить, например, ознакомившись с трудом немецкого ботаника М. Бюсгена, опубликованном в 1897 г. и почти сразу же переведенном и изданном в России [3]. По характеристике Г.Ф. Морозова, высказанной им в предисловии к русскому изданию книги, М. Бюсген - это « талантливый и чуткий к лесоводс-твенным запросам автор», который « принял во внимание лесоводственную литературу и проявил высокую избирательную способность в обильном и разнообразном материале, которым он пользовался». В данной книге отдельная глава так и называется «Годичное кольцо». С точки зрения дендрохронологии кажется важным обратить внимание на то, что Бюсгену было уже известно существование выпадающих и ложных годичных колец, также как и факторы, вызывающие их формирование. Им были подробно рассмотрены закономерности изменчивости годичных колец в связи с фактором возраста и их положением в дереве. Много внимания было уделено процессу дифференциации древесины в годичном кольце на раннюю и позднюю.
Но особенно интересны в контексте нашей темы его наблюдения над влиянием внешних условий на ширину годичных колец. Он отмечает, что «зависимость ширины
годичных колец, т.е. прироста в толщину от внешних условий еще недостаточно изучена. На основании чисто эмпирических данных мы знаем, что условия местопроизрастания могут иметь решающее влияние на величину прироста. Кроме того, известно, что результатом слишком сильного стеснения кроны и корней бывает уменьшение ширины годичного слоя. Последнее обстоятельство нередко позволяет судить о том, росло ли данное дерево при условии сильной конкуренции соседей или же на свободе. Мало того, ширина годичных колец может говорить о годах неблагоприятного роста. По подсчету узких годичных колец, сменявших широкие слои дуба, Нердлингеру удавалось проследить периодичность летных годов майского жука, восходящую до прошлого столетия. Уменьшения годичных колец могут быть вызваны, однако, не одними внешними, случайными повреждениями. Узкие слои нередко являются результатом обильного плодоношения в так называемые временные годы. Нельзя точно установить прямой связи между метеорологическими колебаниями различных лет и шириной соответствующих годичных слоев. Световой прирост замечается иногда уже на первом году при осветлении деревьев с хорошо развитой кроной или же при осветлении насаждения в молодом возрасте. В большинстве случаев, однако, увеличение прироста наступает лишь на второй, третий или даже четвертый год после осветления. Недавние исследования Нецгера показали, что новым фактором прироста является ветер. Годичные кольца на различных сторонах ствола обнаруживают нередко различную ширину. Неравномерное утолщение годичных колец у некоторых пород передается по наследству (граб и тисс), в других же случаях это явление вызывается только внешними факторами разного рода. Во многих случаях констатировано, что положение относительно стран света также влияет на эксцентричность древесных стволов. Однако в этом случае эксцентричность стволов обусловливается не столько направлением солнечных лучей, сколько господствующим воздушным течением».
Можно видеть, что к началу XX в. в работах ботаников и лесоводов были накопле-
ны довольно разносторонние знания о факторах изменчивости годичных колец, и классическая дендрохронология начала развиваться уже далеко не на пустом месте. В литературном обзоре мирового опыта дендроклимати-ческих исследований, выполненном в начале XX в. А.П. Тольским [12], отмечалось, что «большинство исследователей, за немногими исключениями, преследовали чисто лесо-водственные цели, т.е. стремились выяснить влияние различных элементов погоды на размер прироста; противоположного же вопроса, можно ли на основании анализа прироста или хода роста деревьев установить состояние погоды за соответствующее истекшее время, касаются по-видимому только исследования Дугласа.и Ф. Шведова.» Позднее ситуация стала меняться. Зародившееся новое, «ре-конструктивистское» направление исследования изменчивости годичных колец быстро приобрело популярность, и в дальнейшем дендрохронологический метод развивался в основном сообразно потребностям климатологии и археологии, для решения лесоводс-твенных задач он применялся менее охотно [2, 5, 16]. В итоге уже во времена И.С. Мелехова [8] начала назревать необходимость более глубокой интеграции лесоводства и дендрохронологии: «Применение анатомических методов, расширение анатомо-эко-логического и физиологического подхода к изучению прироста деревьев и древостоев, динамики формирования годичных слоев в разных природных условиях и условиях, изменяемых антропогенными факторами, имеет важное значение и для лесоведения и лесоводства, древесиноведения и для ряда других наук, на первый взгляд очень отдаленных. Необходимо усилить внимание лесоводов к вопросам дендроклиматологии и, с другой стороны, к более широкому использованию лесоводственного опыта в дендроклимато-логии». Этим высказыванием, на наш взгляд, уместно руководствоваться.
Библиографический список
1. Бекетов, А.Н. О влиянии климата на возрастание сосны и ели / А.Н. Бекетов // Тр. первого съезда русских естествоиспытателей. - С.-Пб.: Типография императорской академии наук, 1868. -С. 111-163.
2. Битвинскас, Т.Т. Дендроклиматические исследования / Т.Т. Битвинскас. - Гидрометеоиздат, 1974.
- 172 с.
3. Бюсген, М. Строение и жизнь наших лесных деревьев: под ред. Л.И. Яшнова Бюсген. - М.-СПб.: Типография СПб градоначальства, 1906. - 376с.
4. Кайгородов, Д.Н. Беседы о русском лесе. Краснолесье. Чернолесье / Д.Н. Кайгородов. - СПб.: ФормаТ, 2004. - 304с.
5. Комин, Г.Е. Лесоведение и дендрохронология / Г.Е. Комин // Лесоведение, 1968, № 4. - С. 78-86.
6. Леонардо да Винчи. Избранные естественнонаучные произведения / Леонардо да Винчи. - М.: АН СССР, 1955. - 1207 с.
7. Линней, К. Философия ботаники / К. Линней. - М.: Наука, 1989. - 456 с.
8. Мелехов, И.С. Значение структуры годичных слоев и ее динамики в лесоводстве и дендроклима-тологии / И.С. Мелехов //Известия вузов. Лесной журнал, 1979. - № 4. - С. 6-14.
9. Менделеев, Д.И. Работы по сельскому хозяйству и лесоводству / Д.И. Менделеев. - М.: АН СССР, 1954. - 620 с.
10. Разоренов, Ф.Н. Аркаим в нашей истории / Ф.Н. Разоренов // Русский север-прародина индо-сла-вов, составитель Р.Н. Гусева. - М.: Вече, 2003. -С. 311-341.
11. Серебряков, В.К. Очерки истории ботаники. Ч. I / В.К. Серебряков. - М.: Гос. уч.-пед. изд-во Нар-компроса РСФСР, 1941. - 247 с.
12. Тольский, А.П. К вопросу о выявлении колебаний климата по анализам хода роста деревьев / А.П. Тольский // Тр. по с.-х. метеорологии. - Вып. XXIV. - Л.: Ред.-изд. отдел ЦУЕГМЕ, 1936. -С. 117-123.
13. Феофраст. Исследование о растениях / Феофраст.
- Рязань: Александрия, 2005. - 560 с.
14. Фрезер, Д.Д. Золотая ветвь: исследование магии и религии / Д.Д. Фрезер. - М.: Политиздат, 1983.
- 703с.
15. Шведов, Ф.Н. Дерево, как летопись засух / Ф.Н. Шведов // Мат. II Всесоюзного совещания по дендрохронологии и дендроклиматологии «Ден-дроклиматохронология и радиоуглерод». - Каунас: Ин-т ботаники АН СССР, 1972. - С. 17-26.
16. Шиятов, С.Г. Дендрохронология, ее принципы и методы / С.Г. Шиятов // Проблемы ботаники на Урале. Записки Всесоюзного ботанического общества. - Вып. 6. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1973. - С. 53-81
17. Шиятов, С.Г. Методы дендрохронологии. Ч. I. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации / С.Г. Шиятов, Е.А. Ваганов, А.В. Кирдянов, В.Б. Круглов, и др.: уч.-метод. пос. - Красноярск: КрасГУ, 2000.
- 80 с.
18. Fritts H. C. Tree rings and climate. London - New York - San Francisco: Academic press, 1976 - 576 P.
