年轮是怎样形成的呢?当树木茎干的形成层细胞分裂时,树的直径就增加了。树内形成的新细胞形成木质部分。在春季及夏初生长期形成的细胞,通常比夏末秋初大得多。所以木质颜色浅而宽厚,被称为早材。而夏末秋初生的细胞较小或根本不生长。所以这从木质部看上去颜色深而窄,被称为晚材。当早材与晚材逐渐过渡而形成一轮,而晚材与次年早材之间则形成界线分明的轮纹,这就是年轮。年轮一年一轮,查查有多少圈年轮、就可以知道这棵树有多少岁了。
古人很早就知道树干里面有年轮,但对年轮进行研究并取得了重大成果的是美国科学家道格拉斯。20世纪初,道格拉斯在一个伐木场考察新伐树木的年轮类型时意外地发现,该地区与附近地区的树木年轮类型几乎一模一样。例如,它们在近树心处都有两道薄薄的年轮,而外围的3道年轮却很厚。道格拉斯马上把这种现象与气候联想在一起,并推测,在当地有2年坏天气和3年好天气。因为植物在恶劣气候中的生长速度必定减慢,形成的年轮就薄,而在好气候时正好相反。
道格拉斯后来还发现,树木处轮宽窄的变化具有11年的周期。他从美国、英国、挪威、瑞典、法国和奥地利等国广泛搜集粗大的树木进行分析,都得出了同样的结论。那么,是什么原因造成树木处轮有规律的变化呢?研究了好久,他终于茅塞顿开,太阳黑子数不是有11年变化周期吗?他把树木年轮变化和太阳黑子数变化一对比,两种变化居然相同!原来是太阳辐射的变化影响了树木的生长。根据自己的研究成果,道格拉斯后来创立了一个新的科学学科——树木年代学。在道格拉斯之后,许多科学家又对年轮形成的生理过程与气候的关系作了深入剖析,对样本树种的选择和年轮序列的统计分析等有了新的认识,逐步建立了另一门新学科——年轮气候学。
如今,年轮已成为科学家研究的一个重要领域。人们用一种专门的钻具可以从树皮直钻到树心,取出一个有全部年轮的薄片。用这种方法,不需再砍倒树木就可计算出树木的年轮。通过对年轮变化规律的研究,科学家们不但能发现年轮记录的诸如地震、火山爆发、大气污染等环境变迁的资料,而且还可以用这份很有价值的自然历史记录卡来分析当地的气候变化规律,推测未来气候的变化,为制定超长期气候的预报和规划造林方面提供指导和参考。近年来,科学家们还发现年轮还能为冰川学、水文学、地球物理学等方面的研究提供可靠的科学资料!年轮,真可说是一部记载历史的无字“天书”。
知识链接
一个年轮代表着树木一年中生长的情况。但是,也有一些木本植物如柑橘每一年能够有节奏地生长三次,形成三轮,这被称为“假年轮”。在热带地区的树木,由于气候季节性的变化不明显,年轮往往也不明显。所以,由年轮计算出来的树木年龄,有些只能是一个近似的数字。
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