Властелины колец

Автономное общеобразовательное учреждение  гимназия №9
Московская область, г. Королёв

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

 по теме:

«ВЛАСТЕЛИНЫ КОЛЕЦ»

Автор: ученик 4«Б» класса
Гришин Александр

«Блажен, кто явственно узрел

Хотя бы скорлупу природы»

 Иоганн Гёте

Основополагающий вопрос :

Какие тайны скрывают годовые кольца деревьев ?

Цели работы:

1. Собрать информацию по теме, проанализировать ее.
2. Систематизировать материал.
3. Выделить главные факты, сделать выводы.
4. Оформить материал, подготовить презентацию.

Задачи исследования:

1. Как образуются  годичные кольца деревьев?
2.    Самые  древние  деревья-гиганты  ?
3.   Другие способы определения  возраста деревьев ?
4.    О чем  ученые  читают  в  «летописи  колец»?
5.   Звездные тайны колец…

Деревья могут рассказать нам о прошлом, и возможно - о будущем.

Эта история началась этим летом, во время похода в Национальный парк «Таганай», один из первых заповедников нашей страны! Усевшись на старый пень, мне стало любопытно, сколько лет этому дереву?

1.        Образование годичных колец деревьев.

Я слышал, что о сроке жизни деревьев умеренных и холодных широт можно узнать, посчитав годичные кольца. Но ведь у дерева есть светлые и темные кольца! Какие считать?

Когда дерево только начинает расти (вегетировать), то в древесине образуется много широкопросветных клеток-сосудов (обычно весной). Осенью сосуды формируются узкие, а сама древесина становится более плотной и темной.

Каждому кольцу (узкой и светлой полосе кольца), как правило, соответствует один год. Хотя иногда возникают так называемые  ложные кольца. Это происходит в  случае, неблагоприятных условий жизни дерева (летняя  засуха или холод).

 Деревья, произрастающие в странах с теплым и жарким климатом, где сезонность не выражена, не образуют годичных колец в связи с тем, что они равномерно растут в течение всего года. К таким растениям относятся драконово дерево, которое встречается в тропиках, гевея, произрастающая в лесах тропической Америки, баобаб (типичное дерево африканской саванны).

2.        Самые старые деревья-гиганты  

Раз каждый год толщина ствола увеличивается, то, казалось бы, долгожителей надо искать среди толстых деревьев. И действительно, долгое время самыми старыми считали деревьев-исполинов, произрастающих в Северной Америке,— секвойи и секвойядендроны.

Секвойи — деревья-гиганты: высота — около ста метров, диаметр ствола достигает 8,5 м.

Любопытный факт.

В  Национальном парке секвойи (США), на пне  исполинской секвойи, спиленной в середине XIX века, предприимчивые американцы устроили летнюю танцплощадку, где  одновременно помещались 16 пар танцующих, 20 зрителей и 4 музыканта.

В Йосемитском национальном парке (20 км от Сан-Франциско) произрастает знаменитая секвойя «вахвонах» — великое хвойное дерево. В 1881 г. на месте огромного дупла в ее стволе пробили тоннель длиной 8,7 м, шириной 2,5 м и высотой 3 м.

Среди этих деревьев-гигантов  и обнаружили секвойю, чей возраст был 2125 лет. Долгое время ее считали самым старым деревом.

Сравнительно недавно пальму первенства среди деревьев-долгожителей секвойя  уступила остистой сосне, произрастающей на каменистых склонах гор Уайт-Маунтина (запад Северной Америки). Никто и  не  предполагал, что, в общем-то небольшие деревья (высотой до 10 м) имеют столь почтенный возраст. В 1955 г. одну из таких сосен спилили для научных исследований. Когда же по годичным кольцам подсчитали ее возраст, то ученые были крайне удивлены: остистой сосне 4900 лет! Исследователям ничего не оставалось, как пенять на себя за неосмотрительность  и пожалеть о содеянном.  Зато остальные сосны-старожилы были изучены с особой осторожностью и взяты под охрану государства. Среди таких долгожителей найдены деревья, чей возраст перевалил за 4 тысячи лет. Все деревья-четырехтысячники получили  собственные имена: «Альфа» — самое первое обнаруженное дерево в возрасте свыше 4  тысяч, «Патриарх» — самое толстое дерево из остистых сосен (диаметр ствола 3,5 м), «Мафусаил» — самое старое живое дерево, ему 4600 лет .

Годичные кольца остистой сосны  настолько плотны, что неразличимы  невооруженным глазом. Это неудивительно: ведь за сто лет диаметр ствола увеличивается не более чем на 2,5 см. А на одном из участков среза,— длиной всего 12 см,— насчитали 1100 годичных колец. Так что самые древние из остистых сосен появились на Земле тогда, когда в Египте фараоны начали сооружать первые пирамиды.

Определять возраст деревьев по годичным кольцам впервые предложил Леонардо да Винчи; он же предположил, что их ширина зависит от климата. На связь между приростом годичных колец и  метеорологическими факторами — температурой воздуха и осадками — впервые указали русские ученые А. Н. Бекетов и Ф. Н. Шведов во второй половине XIX века.

3.         Другие способы определения возраста деревьев.

3.1. Кроме вышеописанного способа, по кольцам деревьев, их возраст можно определить по  толщине дерева (обхват ствола на уровне 1,30 м от земли) и использования специальных коэффициентов.   Я измерил обхват одной из лип, которая растет на канале в нашем городе. И выяснив, что возраст ряда пород деревьев приблизительно можно определить по формуле        

        L = KxC,      где:

L — возраст дерева,

К— коэффициент,

С — длина окружности (обхвата) ствола дерева, вычислил приблизительный возраст «моей» липы.

К- для липы = 0.7

С= 148 см

L=  148 x 0,7 = 103,6 лет

Деревья с обхватом более 3,2 м являются потенциально интересными для изучения, с обхватом более 4,7 м являются ценными с точки зрения необходимости их сохранения, а с обхватом более 6,25 м являются древними.
3.2. Сегодня, чтобы определить возраст дерева, нет нужды его спиливать. Дендрохронологи — специалисты по «чтению» годичных колец — высверливают буравчиком столбики древесины толщиной с грифель, а затем исследуют их под стереомикроскопом.

Из-под микроскопа - в компьютер.

Исследователи рисуют один график для каждого разреза дерева, а затем накладывают не менее ста графиков один на другой с помощью компьютерной программы.  Циклы жизни некоторых деревьев частично совпадают в течение некоторых периодов. Именно так ученые обнаружили сходства между деревьями разного возраста.

Японские изобретатели сконструировали портативный рентгеновский аппарат, по снимкам специалисты определяют не только возраст дерева, но и его  самочувствие (насколько это слово можно  применить к дереву).

3.3.  При помощи радиоуглеродного анализа. (Радиоуглеро́дный ана́лиз —применяется для определения возраста биологических останков, предметов и материалов биологического происхождения путём измерения содержания в материале радиоактивного изотопа 14C по отношению к стабильным изотопам углерода) Подсчитав изотопный состав каждого кольца древесины, можно узнать возраст дерева и рассчитать среднегодовые температуры давно прошедших лет.

(После смерти содержание C12 остается постоянным, а содержание C14 уменьшается)

4.        Летопись колец

Ширина годичных колец дерева меняется год от года, поэтому совокупность всех колец — летопись, в которой знаток может прочитать все: температурные колебания воздуха, количество осадков, лесные пожары, нашествие насекомых-вредителей, гибель соседних деревьев.   Да нужно ли расшифровывать древесную летопись? Конечно нужно, ведь она помогает раскрыть некоторые тайны прошлого. Долгое время американских историков волновала загадка скального города, построенного в XIII в. в Меса-Верде (США, Калифорния). Почему жители его покинули? Как поведали годичные кольца бревен, без которых, конечно же, не обходились сооружения  древнего города, это случилось из-за многолетней засухи.

Так, исследуя годичные кольца остистых сосен и сохранившихся обломков мертвой древесины этих деревьев, ученые составили сводный климатический календарь  где вплоть до 6200 г. до н. э. охарактеризован каждый год.
Но не только о климате прошлых столетий могут поведать годовые кольца хвойных растений. Ученые установили, что в них записаны и крупные извержения вулканов. Ведь при извержении в верхние слои атмосферы выбрасывается большая масса вулканического пепла и пыли, которая может оставаться в атмосфере два-три года. Мельчайшие твердые частички задерживают солнечные лучи, поэтому на земле холодает. Исследуя остистые сосны, ученые подтвердили извержение вулкана Этна в 44 г. до н. э. Только это извержение было зафиксировано в годичных кольцах деревьев в 42 г. до н. э.: два года потребовалось, чтобы пригнать облако вулканической пыли и пепла от Сицилии к Америке.

Лет десять назад американский ученый-ботаник А. Г. Джайкоби предположил, что по годичным кольцам деревьев, произрастающих в районах с сейсмической активностью, можно определить, когда произошло землетрясение и даже какой силы оно было.

В своих рассуждениях он основывается на том, что землетрясение обычно изменяет условия, в которых рос лес: повреждается корневая система, изменяется снабжение деревьев грунтовой водой и так далее. Естественно, эти факторы сказываются на росте дерева и должны быть записаны в годичных кольцах. Действительно, землетрясения отмечаются темными кольцами, расширенными с одной стороны.

6. Звездные тайны колец.

Советский ученый Н. В. Ловелиус предположил, что в кольцах деревьев-старожилов должна быть информация о взрывах сверхновых звезд в Галактике. Он изучал спилы двух таких деревьев: арчи (древовидного можжевельника) и амурской лиственницы. Когда подсчитали годовые слои у арчи, обнаруженной высоко в горах Средней Азии, то стало ясно, это растение появилось на свет в 1163 г. и прожило 807 лет. За это время произошло три взрыва сверхновых звезд — в 1572, 1604, 1700 гг. и эти взрывы оказали влияние на биосферу Земли. Взрыв сверхновых замедлил рост деревьев: причем  угнетение достигало максимума на 15—16 год после взрыва, 30 лет спустя у деревьев рост нормализовался. Какие физиологические процессы нарушаются под воздействием взрыва сверхновых, пока не установили.

   Читая летопись колец, можно извлечь и другую информацию. Например, деревья могут рассказать о степени загрязнения атмосферы в различные годы. Физики по годичным кольцам определяют последствия ядерных испытаний. Химики, анализируя химический состав годичных колец, изучают распределение  рассеянных элементов в разные периоды.
Астрофизики интересуются 11 -летними циклами солнечной активности, а еще подметили 80—90-летние  ритмы, причину которых пока окончательно не выяснили.

«Каждый раз, перечитав в очередной раз любимую книгу, мы находим в ней что-то для себя новое, чего раньше не замечали. Так и с летописью годичных слоев: пройдут годы и, может быть, кто-то прочитает ее по-новому и откроет для нас совершенно иное содержание этой деревянной летописи, написанной Природой.»

В. Петришин