为什么树木会生长年轮?

祥昊,或是有点用,或是有点趣,亦或有点病

年轮这东西也不是非长不可,

比如热带雨林等地区木材上的年轮就很不容易识别。

非洲热带地区的木头,可以看到很难识别到年轮。

至于为啥会长年轮,这还是跟树木的生长策略有关。

我们都知道,树木这圈子也是内卷的不得了,

他们倒是不卷加班,聚堆卷采光。

想在采光竞赛中卷出激情,卷出风采,

一般的小镇做题树只能朝着更高大上的路子卷。

然而长的太高就会面临另一个问题,强度不行。

为了增加强度,

多数树木们只能通过不断变粗来解决这一难题。

树木使用木质素 + 纤维素 + 半纤维素编织骨架,

在获得不错强度的同时,也使得已经长好的部分很难再度修改。

于是多数树木只能被迫选择只长外层来实现变粗。

由此,就诞生了木本植物茎独有的分层结构。

最外层是树皮,用来防护。

树皮后是韧皮部,负责将光合作用产生的糖分等营养物质输送到全身各处。

再后面薄薄的滑滑的一层是形成层,负责持续分裂,使树木变粗。

再往里就边材,相对比较年轻,负责往树冠输送水分和矿物质,水分比较大。

再往里,就是心材,

由老化退役的边材组成,负责提供强度,是优质木材的主力来源。

最中间的则是髓心老祖,主要由初代幼茎的薄壁组织构成,

毕竟年纪大了,比较软这事也在情理之中。

此外,我们还能看到一些从髓心出发,呈辐射状穿过年轮射向树皮的浅色细条纹,

这就是髓线,主要作用是横向运输和储存养分。

那木头长就长呗,关年轮啥事呢?

你想啊,夏天吃的好,是不是会长得快点?

冬天生活艰苦,活着都费劲,是不是会长的慢点?

丰年营养足,是不是会长的宽点?灾年差点没饿死,是不是又会长的特别慢?

长得快的时候宽而色浅,被称为早材,

而长得慢的时候窄而色深,被称为晚材,

一明一暗是一年,就成了年轮。

年轮的作用很大,会忠实记录当年树木的生长情况,

由此,广泛应用于气候学、森林生态学、地貌学、艺术史及考古学等领域,

研究这个也有一个专门的学科,树木年代学(Dendrochronology)[1]

不过如果你单纯以为树木年代学就是数年轮的话,那就大错特错了。

因为年轮有时候也会忽悠你。

比如在严重干旱,持续暴雨,气候突变等胁迫年份,

树木能活着已经谢天谢地,压根没咋长,

就可能形成缺失轮(图 a)

或者没长全,变成仅在特定位置才能看到的局部缺失轮(图 b),

问题年轮:(a)缺失的年轮;(b)局部缺失的年轮(公元 1847 年)

比如某年气候异常,

胁迫缓解后树木心情一好,老树逢春再长一波,

就会形成额外的假年轮。

正是因为这些不确定因素,虽然在 18-19 世纪有众多科学家对树木年轮与气候、天气事件、生态及人类活动的关联进行观测和测量,但是只能进行大概预估,没法给出准确时间。

直到 20 世纪早期,

美国亚利桑那大学斯图尔德天文台主任、物理学家兼天文学家道格拉斯(AndrewEllicottDouglass)博士整出一个划时代的方案:交叉定年法(Crossdating)

方法也不复杂,

既然不同的木头可能有部分不准确,

那我们多找几段同一地区,不同时间的木头,

对比其交叉相同的部分,真假年轮和年代不就显示出来了嘛。

总不能所有树木都串号词忽悠人了吧。

由此,将不同的木材样本打磨出清晰的表面,

然后在坐标纸上按一定规则和符号记录下年轮的特征,

就可以绘制出一张骨架图。

道格拉斯骨架图绘制方式

然后再拿着这张骨架图跟该区域已经建立的主年表进行比对匹配,

就可以精准的确定这块木头的年份,并分析那几年的大概情况。

至于主年表咋来,这就需要一代一代的研究人员默默奉献了。

这个方法局限还是有不少,

比如如果样本过少又没主年表,就很难进行比对。

到了 20 世纪 50 年代,

芝加哥大学的 Willard Libby 开发出放射性碳定年法。[2]

就是鉴宝节目那群赝品大爷成天嘴硬要去鉴定的碳 14。

自此,放射性碳波动匹配定年(Wiggle-Match Dating)与交叉定年法相辅相成,助力多个科学前沿领域发展。

说到这,很多人会好奇,年轮长在树里面,

想看年轮总不能把树砍了吧?

不用担心,对于活树,一般常用的是生长锥测定法。

就是使用一种叫树木生长锥的工具,

这东西原理有点像洛阳铲。

瑞典 Haglof 树木生长锥

先在树上钻个洞,

然后通过抽芯器将里面的木芯掏出来,[3]

就可以数年轮了。

一般检查完树芯之后,需要再将它再插回去,以帮助树木自愈。

最后还得用密封材料将钻孔堵住,以减少树木的损失。

虽然这个方法还是会对树木造成一点伤害,

但是相对于几百年前砍掉一棵千年古树只为展示自然的宏伟,

无疑进步了太多。