年輪年代学 - 気候変動の記録としての年輪

地面に対して水平に切断された木の年輪は、木とそれから作られた木製の物体の年代測定に使用できます。オリカイネン/iStock/ゲッティイメージズ

年輪年代学は年輪年代測定の正式な用語であり、樹木の年輪を地域の気候変動の詳細な記録として使用する科学であり、多くの種類の木製オブジェクトの建設日を概算する方法でもあります。

重要ポイント：年輪年代学

• 年輪年代学、または年輪年代測定は、木製の物体の絶対的な年代を特定するために、落葉樹の年輪を研究するものです。
• 樹木の年輪は、樹木が成長するにつれて作成され、特定の樹木年輪の幅は気候に依存するため、樹木はすべてほぼ同じ年輪のパターンを持ちます。
• この方法は、1920 年代に天文学者のアンドリュー・エリコット・ダグラスと考古学者のクラーク・ウィスラーによって発明されました。
• 最近のアプリケーションには、気候変動の追跡、保留中の斜面崩壊の特定、第一次世界大戦のトレンチ建設でのアメリカの木の発見、過去の気温と降水量を特定するための熱帯の木の化学的特徴の使用などがあります。
• 年輪年代測定は、放射性炭素年代測定にも使用されます。

考古学的な年代測定技術が進むにつれて、年輪年代学は非常に正確です: 木製のオブジェクトの年輪が保存され、既存の年代学に関連付けることができれば、研究者は正確な暦年 (そして多くの場合季節) を決定することができます。 .

その精度のため、年輪年代学はキャリブレーションに使用されます 放射性炭素年代測定 、放射性炭素の日付を変化させることが知られている大気条件の尺度を科学に与えることによって.

放射性炭素の日付 校正済み 年輪年代学の記録と比較すると、cal BP、または現在よりも前の較正された年数などの略語で指定されます。

年輪とは？

形成層を示す木の断面図。 ルカベス/iStock/ゲッティイメージズ

年輪年代測定が機能するのは、樹木がその寿命の中で毎年測定可能な年輪で大きくなる (高さだけでなく、胴回りも大きくなる) ためです。輪は形成層であり、木材と樹皮の間にある細胞の輪であり、そこから新しい樹皮と木材の細胞が生じます。毎年新しい形成層が作成され、前の形成層はそのままです。各年輪の幅として測定される形成層の細胞の大きさは、気温と湿度 (毎年の季節がどれだけ暖かいか寒いか、乾燥しているか湿っているか) に依存します。

形成層への環境入力は、主に地域的な気候変動、温度、乾燥度、および土壌化学の変化であり、これらは一緒になって、特定の年輪の幅、木材の密度または構造、および/または木材の化学組成の変動としてエンコードされます。細胞壁。最も基本的なこととして、乾燥した年には形成層の細胞が小さくなり、そのため層は湿った年よりも薄くなります。

樹種の問題

すべての木が追加の分析技術なしで測定または使用できるわけではありません。すべての木に毎年作成される形成層があるわけではありません。たとえば、熱帯地域では、年輪が体系的に形成されていないか、年輪が年に関連付けられていないか、年輪がまったくありません。常緑の形成層は通常不規則で、毎年形成されません。北極、亜北極、高山地域の木は、樹齢によって反応が異なります。古い木は水の効率が低下し、温度変化に対する反応が低下します。

年輪年代学の発明

年輪年代測定は最初の 1 つでした。 絶対的なデート方法 考古学のために開発され、20 世紀の最初の数十年間に天文学者のアンドリュー・エリコット・ダグラスと考古学者のクラーク・ウィスラーによって発明されました。

ダグラスは主に、年輪に見られる気候変動の歴史に関心を持っていました。アメリカ南西部の日干しレンガ造りのプエブロがいつ建設されたかを特定するためにこの技術を使用することを提案したのはウィスラーであり、彼らの共同作業は、 古代人 1929 年、現在のアリゾナ州ショーローの町の近くにあるショーローの町。

ビーム遠征隊

考古学者のニール・M・ジャッドは、ナショナル ジオグラフィック協会を説得して、 ファーストビーム遠征 、占領されたプエブロ、ミッション教会、アメリカ南西部の先史時代の遺跡からの丸太のセクションが収集され、生きているポンデローサ松の木からのものと一緒に記録されました.リングの幅は一致し、日付が交差され、1920 年代までに、年表は 600 年近くさかのぼって作成されました。特定の暦の日付に関連付けられた最初の遺跡は、15 世紀に建てられたジェディート地域のカワイクでした。カワイクの木炭は、（後の）放射性炭素研究で使用された最初の木炭でした。

1929 年、ショーロウはリンドン L. ハーグレイブと エミール・W・ハウリー 、および Showlow で行われた年輪年代学は、1,200 年以上の期間にわたる南西部の最初の単一の年代学をもたらしました。の 年輪研究研究室 1937 年にアリゾナ大学のダグラスによって設立され、現在も研究が続けられています。

シーケンスの構築

過去 100 年ほどの間に、世界中のさまざまな種の年輪シーケンスが構築されてきました。 12,460年系列 ホーエンハイム研究所によって中央ヨーロッパでオークの木に完成し、8,700年 ブリストルコーンパイン カリフォルニアでのシークエンス。今日の地域における気候変動の年表を構築することは、最初は単純に、古い樹木と古い樹木の重なり合う年輪パターンを一致させることでした。しかし、そのような努力はもはや年輪幅だけに基づくものではありません。

木材密度、その構成の元素組成 (樹状化学と呼ばれる)、木材の解剖学的特徴などの特徴安定同位体その細胞内に捕捉された量は、大気汚染の影響、オゾンの取り込み、時間の経過に伴う土壌酸性度の変化を研究するために、従来の年輪幅分析と組み合わせて使用​​されてきました。

中世リューベック

2007 年、ドイツの木材科学者であるディーター・エクスタインは、木製の工芸品と建物の垂木について説明しました。 ドイツ、リューベックの中世の町、 このテクニックの無数の使用方法の優れた例です。

リューベックの中世の歴史には、年輪と森林の研究に関連するいくつかの出来事が含まれています。これには、12 世紀後半から 13 世紀初頭に可決されたいくつかの基本的な持続可能性ルールを確立する法律、1251 年と 1276 年の 2 つの壊滅的な火災、および約 1340 年の人口減少が含まれます。および 1430 の結果 黒死病 .

• リューベックでの建設ブームは、若木が広範囲に使用されることで特徴付けられます。これは、需要が森林の回復能力を上回っていることを示しています。黒死病が人口を激減させた後のような胸像は、長期間まったく建設されず、その後非常に古い木が使用されることで示されます。
• 裕福な家の中には、建設中に使用された垂木がさまざまな時期に切り倒され、中には 1 年以上にわたるものもありました。他のほとんどの家では垂木が同時に伐採されています。エクスタインは、裕福な家のための木材が木材市場で入手されたためであると示唆しています。一方、あまり裕福でない住宅建設はジャストインタイムで建設されました。
• 木材の長距離貿易の証拠は、凱旋門の十字架や屏風などの芸術作品のために輸入された木材に見られます。 聖ヤコビ大聖堂 .これは、おそらくグダニスク、リガ、またはケーニヒスベルクの港からの確立された貿易ルートに沿って、ポーランド バルト海の森林から 200 ～ 300 年前の木から特別に出荷された木材で構築されたものであることが確認されました。

熱帯および亜熱帯環境

Cláudia Fontana と同僚 (2018) は、熱帯および亜熱帯地域の年輪年代学研究における大きなギャップを埋めるための進歩を記録しました。これらの気候の樹木は、複雑な年輪パターンを持っているか、目に見える年輪がまったくないためです。地球規模の気候変動が進行しているため、地球の炭素レベルに影響を与える物理的、化学的、生物学的プロセスを理解することがますます重要になっているため、これは問題です。南米のブラジル大西洋岸森林など、世界の熱帯および亜熱帯地域には、地球の総バイオマスの約 54% が蓄えられています。標準的な年輪年代学的研究の最良の結果は、常緑樹である アラウカリア・アングスティフォリア (パラナ松、ブラジル松またはカンデラブラの木)、1790年から2009年の間に熱帯雨林で確立されたシーケンスを持つ);予備研究 (Nakai et al. 2018) では、降水量と気温の変化を追跡する化学信号が存在することが示されており、これを利用してより多くの情報を得ることができます。

トルコ産のこの木の楕円形の年輪は、この木が数年間斜面に傾いて成長したことを示しています。上り坂に面している部分は、画像の右側にある年輪の狭さによって識別されます。 Mehmet Gokhan Bayhan / iStock /ゲッティイメージズ

2019 年の研究 (Wistuba とその同僚) では、樹木の年輪が差し迫った斜面の崩壊を警告することもできることがわかりました。地すべりによって傾いた樹木は、偏心した楕円形の年輪を記録していることがわかりました。年輪の下り坂の部分は上り坂の部分よりも広くなり、ポーランドで実施された研究で、Malgorzata Wistuba とその同僚は、壊滅的な崩壊の 3 年から 15 年前に、これらの傾斜が証拠にあることを発見しました。

その他のアプリケーション

ノルウェーのオスロ近くに 9 世紀のバイキング時代の船の墓のマウンドが 3 つあることは長い間知られていました (Gokstad、オセベリ、および Tune) は、古代のある時点で侵入されていました。侵入者は船を汚し、副葬品を損傷し、故人の骨を引き抜いて分散させました。私たちにとって幸いなことに、略奪者はマウンドに侵入するために使用したツール、木製の鋤、ストレッチャー (墓から物を運ぶために使用される小さなハンドルのプラットフォーム) を置き去りにしました。これらは年輪年代学を使用して分析されました。ビルとデイリー (2012) は、ツールの年輪の断片を確立された年表に結びつけ、10 世紀に 3 つのマウンドすべてが開かれ、副葬品が破損していることを発見しました。 ハラルド ブルートゥース スカンジナビア人をキリスト教に改宗させるキャンペーン。

Wang と Zhao は年輪年代学を使用して、 シルクロードのルート 青海路と呼ばれる秦漢時代に使われた。ルートがいつ放棄されたかについての相反する証拠を解決するために、Wang と Zhao はルート沿いの墓から出土した木材を調べました。青海道は西暦 6 世紀までに放棄されたと報告している歴史的情報源もあり、ルートに沿った 14 の古墳の年輪年代学的分析により、8 世紀後半まで継続して使用されていたことが確認されました。クリストフ・ハネカと同僚による研究 (2018) は、西部戦線に沿った第一次世界大戦の塹壕の 440 マイル (700 km) の長さの防御線を構築および維持するために、アメリカ産の木材を輸入した証拠を説明しています。

選択したソース

• ビル、ジャン、アオイフェ・デイリー。 ' オーセベリとゴクスタッドからの船の墓の略奪: 権力政治の例? ' 古代 86.333 (2012): 808–24.印刷します。
• フォンタナ、クラウディア、他' ブラジル大西洋岸森林における年輪年代学と気候: どの種、どこで、どのように .' 新熱帯生物学と保全 13.4 (2018)。印刷します。
• Haneca、Kristof、Sjoerd van Daalen、Hans Beeckman。 ' 塹壕用木材: フランダース地方の第一次世界大戦の塹壕からの考古学的木材に関する新しい視点 .' 古代 92.366 (2018): 1619–39.印刷します。
• マニング、ケイティなど」 文化の年表: ヨーロッパの新石器時代の年代測定アプローチの比較評価 .' 古代 88.342 (2014): 1065–80.印刷します。
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• Turkon、ポーラ、他。 ' メキシコ北西部における年輪年代学の応用。 ' ラテンアメリカの古代 29.1 (2018): 102–21.印刷します。
• 王、淑志、趙秀海。 年輪年代学を使用したシルクロードの青海ルートの再評価。 ' 年輪クロノロジー 31.1 (2013): 34–40.印刷します。