Hvor gammel er det træ?

Original: http://www.conifers.org/topics/oldest.htm

Det er næsten et vidunder at træer skal leve for at blive den ældste levende ting. Fastgøres på ét sted, deres kamp er uophørlige og svær. Fra det øjeblik en baby træ er født – fra det øjeblik den kaster sin lille skygge på jorden – indtil døden, er i fare for insekter og dyr. Det kan ikke flytte for at undgå fare. Det kan ikke løbe væk for at undslippe fjender. Rettet i én stedet, næsten hjælpeløs, skal det udholde oversvømmelse og tørke, brand og storm, insekter og jordskælv, eller dø.
– Enos Mills, historien om tusindårsrige Pine

Dendrokronologi, fra de græske rødder dendros (træ) og Chronos (tid), er den formelle undersøgelse af træringe. Som dendrochronologist, jeg bruger træer til at bestemme tidspunktet for en bred vifte af begivenheder, der vedrører forskellige problemer i klimatologi, historie, økologi og endda ret (træer bruges ofte som skelpæ-). Det mest almindelige problem, jeg støder på, er dog en tilsyneladende enkelt: hvor gammel er en vis træ? Du kan antage, at det ville være let at besvare dette spørgsmål: skære træet ned og tælle ringene. Nå, af forskellige årsager, er det som regel bare ikke virker på den måde. I denne artikel vil jeg forklare nogle af de forskellige måder at opgøre en træets alder, og forsøge at give en vis følelse af de problemer og usikkerhedsmomenter, der er involveret i aldring træer.

Selvom træ alder beslutsomhed kan være en temmelig kompliceret proces, er der grundlæggende to metoder, der kan anvendes: (1) træringe, og (2) alt andet. Vi vil se på (2) først, fordi det er en forholdsvis kort svar. Jeg håber, at denne pause ned er nemt for dig at følge og er informativ.

Den bedste måde at bestemme et træ alder er at finde ud af, hvornår det blev plantet. Det er naturligvis ofte ikke praktisk, men det lejlighedsvis fungerer, hvis træet blev plantet af mennesker og historiske oplysninger kan give os en dato. For eksempel kunne et skovbrug plantage, et træ i en stor have, eller en ikke-indfødt træ plantet, når et område først blev koloniseret, alle være i alderen fra historiske data. For nogle typer af træer, såsom koglepalmer, palmer, yuccas eller kæmpekaktusser er historisk information måske give det eneste middel til at få en god alder estimat.

Dating et træ uden ringe kan også gøres ved at måle dens vækstrate eller ved hjælp af en kemisk analyse, såsom datering. Vækstrate målinger tendens til at antage, at væksten opgjort over en given nyere tid periode kan ekstrapoleres til hele levetiden af anlægget. Sådanne vurderinger kan være vildt overdrevet. Ikke desto mindre har ekstrapolation blevet brugt til at anslå alderen fra 1000 til 4000 (!) År for takstræer i England (Hartzell 1991), og det blev brugt af en tidlig forsker (Chamberlain 1919) at udlede en alder på 2000 år for en cycad baseret om at tælle antallet af blade ar på stammen og multiplicere med et skøn over, hvor lang tid det tog planten til at producere et nyt blad. En lignende metode er blevet anvendt til at estimere en alder af palmetræer. En ofte citeret alder estimat på 200 år for en typisk Saguaro kaktus (Carnegia gigantea) er baseret på at observere, hvor meget et relativt stort Saguaro kan vokse over en periode på et par år og derefter ekstrapolere til den observerede størrelse udvoksede kaktus. Der er mange problemer med ekstrapolation: træer ændre deres vækst som svar på klima, sygdom, menneskelig aktivitet, konkurrence med andre træer, forstyrrelser såsom brand, og selv iboende faktorer relateret til langsomt ved at ændre størrelsen af ​​træet. Trærings data viser os, at et træ kan vokse ti gange så hurtigt på nogle tidspunkter, som det gør på andre tidspunkter. Derfor alder skøn baseret på ekstrapolation er dybest set ikke andet end vilde gæt. De giver ingen information.

Carbon dating har lejlighedsvis blevet anvendt til at måle træet aldre. Det bruges overraskende ofte af forskere, der er uvidende om brugen af ​​dendrokronologi, og er ganske nyttigt med visse træer indfødte til de våde troperne, hvor der er lidt sæsonmæssige vejr variation. I tropiske klimaer, nogle træer aldrig gå igennem den sæsonmæssige periode med nedsat eller standset vækst, som forårsager et træ ring til at danne. Kulstof (Kulstof-14) datoer kan være pålidelig, hvis kulstof i hjertet af træet er stabil – det er, hvis det har været på plads siden træet startede sin vækst. Dette synes at være en gyldig antagelse til et træ med ingen heartrot og intakt kernetræ. Men nogle træer-såsom palmer-har ikke en enkelt definerbar område af deres kuffert, der daterer sig til træet tidlige år, og sådanne træer kan ikke kulstof dateret. Angiveligt en kulstof alder på 2000 år har været opnået for Tumbo, Welwitschia mirabilis, men jeg har ikke kunnet finde oplysninger om dette. Der er en anden ulempe kulstof: det koster flere hundrede dollars og tager flere måneder at få en dato.
træringe

Næsten alle pålidelige skøn over træ alder, især for særligt gamle træer, stammer fra træringe. Princippet bruges her er, at i de fleste træer, der danner ringe, er ringene dannes årligt, så antallet af ringene i træet vil give en forholdsvis tæt tilnærmelse af træets alder. I praksis er der en række problemer med dette princip: (1) træer lejlighedsvis producere mere end en ring om året; (2) træer lejlighedsvis gå et år eller mere uden at producere en ring; (3), har du en eller anden måde se ringene til at tælle dem, helst uden at dræbe træet; og (4) hvordan var træet først etableret, og hvor hurtigt gik det vokse i dens tidligste år? Vi vil se på disse problemer i sving, men først lidt information om, hvordan et træ vokser.
Liv et træ

Planter er ikke født på samme måde, som de fleste dyr er. I begyndelsen, kan et træ blive født enten fra en frø, eller fra en voksende del af en eksisterende træ. Under alle omstændigheder, vi på et tidspunkt kan sige, at der er en ung plante vokser, selvom dens alder kan allerede være uklar. Lad os sige, det er et ungt træ, og det vil producere årringe. Da det bliver større, det producerer mere og mere løv. Denne løv kræver mere og mere vand, og det kræver bredere og bredere ringe til at bære vandet fra rødderne til bladene. Hvis man ser på stumpen af et ungt træ, vil du se denne proces skrevet i sine Ringe-ringene er meget smalle, når træet er små, men de får bredere og bredere med hver efterfølgende år. Hvis træet vokser i det åbne og har tilstrækkelig lys og vand, vil denne proces fortsætte i årtier, bærer træet gennem sætteplante og ungt træ stadier indtil det er et fint højt træ.

På et tidspunkt vil træet begynder at vokse langsommere. Den kan komme tæt på sin maksimale højde, eller den kan støde konkurrence fra andre træer. Uanset årsagen, sidst det stopper lægge på flere og flere blade og når en relativt stabil tilstand. Hvert år den bærer lige så meget løv og bruger omtrent lige så meget vand som året før. Når træet når dette stadium, vil hver årring, at den producerer har omtrent samme tværsnitsareal som den forrige årring. Men på grund af bredden af ringen, dette område vil blive spredt ud omkring et træ, der er en lille smule større. Derfor hver ring er en lille smule smallere end ringen før det. For de fleste store nåletræer, kan denne proces fortsætte i hundreder af år. Dette forklarer, hvorfor det er tåbeligt at ekstrapolere et træ alder på baggrund af relativt seneste vækst-mest temmelig gamle træer lægger på smallere ringe nu end på noget tidligere tidspunkt i deres liv.
Problemerne med Age Estimation Brug træringe

Problem 1: Træer lejlighedsvis producere mere end én ring om året.

De fleste årringe er lys-farvet på indersiden og mørk farvet på ydersiden; denne vekslen mellem lys og mørke er hvad der gør ringen let at se. Den farveændring opstår, fordi tidligt i vækstsæsonen, træet producerer store celler; da vækstsæsonen går på, tørke stress forårsager træet til at producere mindre celler. Fordi cellerne er mindre, er der forholdsvis mere cellevæg materiale, og dette medfører, at cellerne synes mørkere. Hvis der er en periode med fornyet regn i den sidste del af vækstsæsonen, kan træet begynde at producere store celler igen, og derefter små celler lidt senere som tørke stress genoptages. Virkningen er at fremstille en anden ring, der almindeligvis kaldes en falsk ring. Et slående eksempel på dette indebærer Caribien fyr (Pinus caribaea) vokser i Den Dominikanske Republik som et klima med meget lidt sæsonvariation. Disse fyrretræer sat på en ring, hver gang der er en våd magi, der almindeligvis gør 4 til 5 ringe om året. Så kunne bare tælle ringe på disse træer føre dig til at overvurdere deres alder.

I tempererede og subtropiske klimaer er det normalt muligt at spotte falske ringninger detaljeret mikroskopisk undersøgelse af cellen struktur af træet ringen. Det er svært at beskrive præcis, hvad du skal kigge efter, men efter du har set det tusind gange, får du en ganske god idé om, hvad det er. Dette er, hvad studerende i dendrokronologi gøre for at tjene deres holde.

Problem 2: Træer lejlighedsvis gå et år eller mere uden at producere en ring.

Dette sker, fordi træet lider en slags alvorlig stress. For eksempel kunne træet blive ramt af lynet, brændt ved en brand, angrebet af insekter, såret af menneskelig aktivitet, eller under stress på grund af ugunstige vejrforhold (såsom ekstrem kulde eller en alvorlig tørke). Det kan være meget vanskeligt at påvise mangler ringe. Det er gjort ved hjælp af en procedure kaldet crossdating, som indebærer en sammenligning ringwidth serie fra mange forskellige træer til at identificere fælles mønstre. Ved crossdating, kan du bruge træer, der ikke har manglende ringe at finde, hvor andre træer har mangler ringe. Ah, den vågne læser spørger, “hvad nu hvis alle træerne mangler ringen i et år?” Svaret er, der ikke helt ske – men det kan komme tæt på. Da de blev først at sammensætte en lang bristlecone fyr (Pinus longa- eva) kronologi, der var et år (609 e.Kr.), der manglede – og det tog hundredvis af prøver, før dette år endelig slået op. Det var en meget tør, meget koldt år, men der var nogle få træer, der vokser i beskyttede steder, der formåede at danne en ring alligevel. I øvrigt, nogle træer lever i meget barske situationer og har en masse af de manglende ringe. Hvis mere end 10 procent af ringene mangler, er det meget vanskeligt at finde ud af crossdating af en prøve, og du vil sandsynligvis undervurdere træets sande alder.

Opgave 3: Du er nødt til en eller anden måde se ringene til at tælle dem, helst uden at dræbe træet.

Der er to almindelige måder at få et kig på træringe. Den ene er en sav. I mange år

Increment coring

(1965-2012) den ældste træ kendte var en bristlecone fyr, der blev skåret ned for at bestemme, hvor gammel den var. Det blev fundet at have 4844 ringe. Resterne af denne lille træ bor nu på Laboratoriet for Træ-Ring Forskning i Tucson, hvor de fortsætter med at inspirere folk til at ikke skære træer ned bare for at finde ud af, hvor gamle de er. Men save er meget nyttigt for prøveudtagning træer, der allerede er døde. For eksempel er de ældste kendte eksempler på Stillehavet ædelgran (Abies amabilis) faktisk baseret på optællinger af træringe fra stubbe i clearcuts. Selvfølgelig er disse træer er ikke længere i live, men de data, alder fortælle os hvor gamle de kan få, og der er nok gamle vækst ædelgran derude, at sammenligneligt gamle træer er sandsynligvis stadig i live.

Tilvækst udkerning

Den anden måde at se årringe er med et værktøj kaldet en tilvækst borer (foto høflighed Ultimate Tree-Ring web-sider). Det er et hulbor, der tager ud en kerne omkring 4 mm i diameter og op til 50 cm lange. Der er en fair lidt debat om, hvor meget det sårer træet. Uden at gå i detaljer, tilsyneladende det ikke gøre meget skade på en stor og sundt træ, men kan dræbe små eller sygelige dem. Den tommelfingerregel er, ikke kerne et træ uden en meget god grund, og derefter kommunikere dine resultater i et passende forum (såsom videnskabelige tidsskrifter), således at en anden person ikke bliver nødt til at gentage den skade et par år frem i tiden.

Endelig har folk kigget på træringe uden at skade træet ved anvendelse af teknikker såsom kernemagnetisk resonans tomografi (der var et papir om dette i Jacoby & Hornbeck (1987)). At være en utrolig kompliceret og dyr procedure, det aldrig rigtig fanget på. Alligevel kan sådanne metoder dag blevet mere almindelige.

Opgave 4: Hvordan blev træet etableret, og hvor hurtigt gjorde det vokse i de tidlige år?

Træer kan etablere enten fra frø eller ved vegetativ midler, der vokser fra grenene, stængel eller rødder i et andet træ. Hvis et træ vokser fra et frø, så kan du sige, at der var et år uden træ, og i det næste år var der et træ; det havde en konkret begyndelse, og i teorien kunne vi bestemme, hvornår det var. Hvis træet er opstået en voksende del af et andet træ, så vi kan ikke engang sige med sikkerhed, når træet faktisk blev en selvstændig organisme. Vegetativ formering er almindelig i træer, og i nogle grupper, det er meget mere udbredt end reproduktion fra frø. For eksempel er de fleste af de gigantiske Coast Redwoods (Sequoia sempervirens) sandsynligvis stammer fra rødderne af deres forfædre. Aspens normalt vokser fra rødderne af deres naboer, og i virkeligheden er det blevet foreslået, at nogle af de største og ældste organismer i verden er kloner af asp træer, som kan indeholde tusindvis af enkelte stængler og kan leve i tusinder af år, selv selvom individuel asp stængler næsten aldrig leve mere end to hundrede år. Det er fakta som dette, der viser mig en af ​​de mest grundlæggende forskelle mellem planter og dyr: begrebet et individ, der er født, lever og dør, er normalt uden betydning i planteverdenen. På planter, den enkelte er intet; det genetiske materiale, DNA, er den definition, der indstiller en afstand fra hinanden.

Træer kan nå forbløffende aldre. Her i vores Pacific Northwest regnskove, har vi små træer, der kaldes “forhånd regenerering.” Disse træer lever i den mørke skov underskov, hvor de vente på store træer til at dø, for at lade en lidt sollys igennem, så den lille træ kan vokse op i skoven baldakin. En forsker fandt, at Tsuga mertensiana frøplanter mindre end 5 cm høj kunne være 20 år, uden at have endnu produceret en enkelt ring. En anden forsker fandt, at Abies Amabilis træer mindre end 1,3 m høje og 2,5 cm i diameter kan have over 100 ringe. Så er det meget nemt at undervurdere en alder af et træ ved et århundrede eller mere enkelt ved ikke at få den længst mulige træ-ring prøve. De midterste par centimeter af et træ kan indeholde referat af det meste af dens levetid!
Gamle træer i tillehavet nordvest

Vi har nogle meget gamle træer i Pacific Northwest af Nordamerika. Alle af dem er nåletræer, som er mest ekstremt gamle træer over hele verden. Her er et par kommentarer på vores længste levetid træer:

Coast Redwood (Sequoia sempervirens): Ud over at være den største træ nogensinde troede at have levet (der er pålidelige registreringer af savværker, der forarbejder Redwoods større end noget træ nu bor), redwood er også en af ​​de ældste. Indtil for nylig (2007), var det meget svært at få gode alder data om redwoods. Prøver taget nær bunden af ​​træet afslører dårlig kredsløb ensartethed, hvilket betyder, at mange ringer ikke går hele vejen rundt om træet. Derfor kerneprøver har mange mangler ringe. Den eneste måde at få nøjagtige prøver var ved at skære tværsnit fra træer. Dette er ikke acceptabelt med levende træer, så de fleste data alder blev taget fra træer, der var logget historisk, eller som døde af naturlige årsager. Desværre er sådanne træer har ofte meget omfattende råd, således at de er hule, og hundreder eller måske endda tusinder af års rekord er blevet tabt. Jeg har den ældste kendte Redwood prøve; Det har over 2.000 ringe, og det har mange mangler ringe så godt. Jeg formoder, at kystens redwoodtræer kan leve 4000 år, men vi kan aldrig vide med sikkerhed. Imidlertid har arbejdet med Allyson Carroll på Humboldt State University for nylig vist, at hvis du centrale kyst Redwoods over basen, hvilket betyder 10 meter eller mere over jorden, derefter problemer med kredsløbet ensartethed og manglende ringe forsvinde. Disse kerner crossdate meget godt på tværs af mere end 1.000 års rekord. Det næste skridt er at forsøge at samle nogle rigtig lange kerner, der vil dække de fleste af træets levetid. På denne måde kan vi snart være i stand til at bevise eksistensen af ​​Redwoods væsentligt mere end 2.000 år gammel, og at uddrage miljøoplysninger, der dækker hele dette tidsrum.

Alaska gul-ceder (Cupressus nootkatensis): Den ældste kendte gul-cedertræ prøve indeholder 1.834 ringe i et stykke træ omkring en meter lang. Ligesom redwood, gule-cedertræer har normalt svær heartrot. De lever i nogle af de ældste skove i verden, på vestkysten af Vancouver Island, i stande, der ikke er blevet ødelagt af brand, vind, tsunami eller noget andet for over 4.000 år. Jeg formoder, at nogle af disse gigantiske gule-cedertræer er over 4.000 år også, men vi kan aldrig være i stand til at bevise det.

Vestlige redcedar (Thuja plicata): Historien er stort set den samme som for gul-ceder. Redcedars vokse til enorme størrelser, nogle gange over 6 meter i diameter, og de har ligeledes enorm heartrot.

Douglas-gran (Pseudotsuga menziesii): Det ældste kendte Douglas-gran, 1350 år, var et kæmpe træ på Vancouver Island, der blæste ned et par år siden. Det gav et træ-ring rekord, der gik til den faste hjertet af træet. Det er dog usandsynligt, at Douglas-graner nogensinde har levet meget længere end denne Metusalem. Stikprøve af tusindvis af gamle træer, fra hele sit store udvalg, har produceret kun en håndfuld mere end 1.000 år gamle.

Bjerg skarntyde (Tsuga mertensiana): Der er ikke en masse data på gamle bjerg hemlocks, men hvad vi har tyder på, at disse træer lever mindst 1.000 år under de rette omstændigheder. De ældste træer begynder livet som forskud regenerering og leve for et par hundrede år som kimplanter og udplantningsplanter. Derefter åbner et hul i skoven baldakin og de ​​vokser med størrelsen af ​​små træer, før hullet lukkes. De venter så mørk og dyster, for et par hundrede år mere, indtil en anden hul åbner i trækronerne, og de kan genoptage deres skyward vækst. De meget ældste træer kan gentage denne proces 3 eller 4 gange, før de endelig ind i skoven baldakin som fuldgyldigt skov dominerende træer på den ærværdige alder af 700 eller 800 år. Så, hvis de er heldige, får de et par hundrede år i skoven baldakin før lynnedslag, brand, vind, eller rådne endelig slutter deres karriere, og de ​​vender tilbage til skovbunden.