Dendrocronologia

Dendrocronologia

"Prezentul este cheia trecutului" (James Hutton, 1785). Aceasta ar putea fi formularea principiala care ar sta la baza metodei de datare dendrocronologice, avansata de catre cei care au pus problema posibilitati datarii unor evenimente din trecut prin intermediul analizei inelelor de crestere a arborilor, analiza posibila ca urmare a realitatii uniformitatii in cadrul proceselor fizice si biologice ce guverneaza ordinea naturii.

Cel care a descris pentru prima data ideile metodei, la sfarsitul secolului XIX-lea, a fost Clark Wissler, specialist silvic din cadrul Muzeului de Istorie Naturala Americana. Ulterior, la inceputul secolului XX (anii `20), Andrew E. Douglas, profesor la Universitatea din Arizona, a formulat principiile de baza ale metodei, fiind considerat astfel parintele metodei dendrocronologice. Un celebru precursor al acestora pare sa fi fost insa Leonardo da Vinci, personalitate marcanta a Renasterii italiene, care, in secolul XV, avansa primele consideratii asupra grosimii inelelor de crestere anuala la copaci si dependenta lor de cantitatea de precipitatii.

Etimologic termenul provine din limba greaca, in care dendron inseamna arbore, copac, iar chronos inseamna timp. Metoda dendrocronologica se bazeaza pe fenomenul cresterii anuale a arborilor prin adaugarea anuala, la exterior, a cate unui inel de lemn, respectiv pe posibilitatea numararii si identificarii, pe baze morfologice si cromatice, a acestor inele. Majoritatea arborilor cresc in cicluri, care incep cu o crestere rapida primavara si vara devreme (lemn rapid) si continua cu o crestere mai inceata toamna (lemn incet). Aceste cicluri pot fi observate in sectiunea orizontala a arborilor si apar ca un sir de inele. Largimea si morfologia inelelor de crestere anuala variaza, de la un an la altul, in functie de locul unde au crescut arborii respectivi si de alti factori (precipitatii, expunere la caldura solara, temperaturi, ecosisteme, biosisteme, inclinatia pantei, proprietatile solului, prezenta curentilor de aer, acumularea zapezii etc.).

A. E. Douglas, studiind probele prelevate in anul 1920 din situl arheologic de la Pueblo Bonito (o asezare precolumbiana din New Mexico) a intuit ca diferentele (variatiile) in ceea ce priveste morfologia inelelor sunt datorate diferentelor climatice derulate de-a lungul anilor, arborii "inregistrand", prin intermediul grosimii si culorii acestor inele de crestere anuala, variatiile climatice. Precursorul dendrocronologiei europene este considerat a fi germanul B. Huber.

Datorita unui proces complex de crestere ce are loc in interiorul trunchiului arborelui (cambium), in fiecare an se formeaza inele lemnoase (anuale sau de crestere), prin care se mareste circumferinta acestuia, fiecare pereche de inele noi (corespunzand unui an - primavara-vara, toamna) depunandu-se la exterior, sub scoarta. Inelele formate, respectiv culoarea si grosimea lor, depind de conditiile climaterice existente in timpul vietii copacului.

Informatiile oferite de inelele de crestere sunt foarte pretioase deoarece, cum multe specii de arbori pot trai sute sau chiar mii de ani (Sequoia Giganteea - 3.000 - 4.000 ani; Pinus Aristata pana la 9.000 de ani; Pinus Ponderosa - 8.000 ani; Querqus Robur 600 - 800 ani, etc.), pot prin succesiunile inelelor sa ofere date cronologice (adevarate "scari ale timpului"), umpland golul unor rapoarte stiintifice cu privire la clima existenta intr-o epoca sau alta.

La baza metodei sta studiul comparativ al unor esantioane reprezentative de crestere a inelelor de arbori, formate in perioade indelungate, prelevate de la diferiti copaci. De regula inelele mai groase si mai deschise la culoare corespund anilor mai bogati in precipitatii (lemn rapid), in vreme ce inelele mai subtiri si mai inchise la culoare corespund anilor mai secetosi (lemn intarziat). Trasaturile particulare ale morfologiei generale ale inelelor a permis racordarea unor secvente cronologice, pe baza asemanarilor dintre anumite secvente de crestere (serii dendrocronologice).

De regula se precizeaza in cadrul studiului esantioanelor de arbori (prelevate intr-o maniera ce corespunde practic, razei din aria sectionata a arborelui) asa numitii "ani reper", ce definesc, de regula, extreme de umiditate sau uscaciune si care sunt usor de recunoscut datorita parametrilor morfo-cromatici bine precizati. Mai multi ani reper dintr-o anumita perioada, cu caracteristici distincte, usor identificabile ca segmente (sau secvente), pot forma o "serie semnata" sau o "serie conventionala".

La esantioanele supuse atentiei pentru datare sunt urmarite tocmai seriile semnate (marcate) si, prin compararea lor pe diverse esantioane, respectiv prin suprapunerea partiala a lor, se obtine o serie temporala mai lunga. Doua secvente corespunzand aceleiasi perioade de crestere a doi arbori nu pot fi niciodata perfect identice. Similitudinile dintre ele se exprima in termeni statistici, transpusi prin conceptul de coeficient de coincidenta. Pentru ca doua secvente dendrologice sa poata fi considerate ca similare (= sincrone) trebuie ca acel coeficient de coincidenta - care elimina variatiile exprimate in diferente morfologice - sa fie mai mare de 65%.

Prin obtinerea mai multor posibile coincidente, prin coroborarea (punerea cap la cap a) unor esantioane, pot fi obtinute scari dendrocronologice si/sau diagrame climatice. Coroborarea esantioanelor, respectiv compararea secventelor dendrologice in vederea obtinerii posibilelor coincidente este, in principiu, simpla: sa consideram doua esantioane, unul provenind de la un arbore contemporan noua, proaspat taiat (cu o varsta de 80 de ani) si altul provenit de la un arbore batran, cu o varsta de 500 de ani, taiat anterior, in anul 1960, sau chiar provenit dintr-un context arheologic; cei doi arbori au avut un interval de timp (1920-1960) in care au fost contemporani si au ocupat acelasi ecosistem, respectiv areal geografic, inregistrand, in maniere aproape identice, variatiile climatice; esantioanele supuse analizei sunt comparate urmarindu-se asa numitii ani reper, care sunt bine marcati; de pilda anul 1944 a fost unul foarte secetos, si va fi observat in cadrul ambelor esantioane, insa daca in cazul arborelui batran inelul corespunzand lui 1944 este situat foarte aproape de marginea sa exterioara, "evenimentul" avand loc spre sfarsitul vietii lui, in cazul esantionului arborelui tanar, acelasi inel, corespunzand anului 1944, se afla mai aproape de interiorul (centrul) sau, corespunzand primilor 30 de ani din viata sa.

Suprapunerea celor doua inele corespunzand anului 1944 (alaturi de alte inele similare) va face posibila identificarea exacta a unei secvente cronologice in care cei doi arbori au fost contemporani (coeficientul de coincidenta - identificandu-se si alte inele asemanatoare sau identice ce corespund acestei perioade comune de viata - 40 de ani) si, mai mult, ne permite sa avem pe mai departe (coborand in timp) un reper cronologic foarte important in segmentul de viata (de esantion) al arborelui batran caracteristic perioadei de viata scursa inainte de momentul identificat (1500-1944). Practic, acest segment al esantionului va putea fi comparat de acum cu alte esantioane, provenite din contexte arheologice mai vechi, cu segmente de evolutie contemporana, procedandu-se la o analiza similara, pas cu pas, obtinandu-se in final o scara cu trimiteri cat mai "adanci" in timp (fig. 46-47).

Dendrocronologia stabileste o scara cronologica bazata pe deosebirile de morfologie si cromatice a inelelor de crestere proprii unei anumite specii, valabile pentru o anumita regiune cu uniformitate climatica (speciile de arbori inregistreaza in moduri diferite schimbarile climatice!).   Pentru ca metoda sa aiba aplicabilitate si sa poata fi realizata o scara dendrocronologica pertinenta, trebuie indeplinite anumite conditii esentiale: numarul esantioanelor sa fie suficiente (8-15) si potrivite; esantioanele sa contina cel putin 50-100 inele iar lemnul esantioanelor sa fie bine conservat, in conditii optime, care sa prezerve aspectul inelelor de crestere.

Pentru realizarea unei scari dendrocronologice regionale se porneste, in studiul esantioanelor, incepand cu cele apartinand unor arbori taiati in anul inceperii demersului propriu-zis (arbori contemporani), anul taierii devenind astfel "anul zero" pentru scara obtinuta. De regula sunt alesi acei arbori care raspund cel mai bine (reactioneaza intr-o maniera fina) la schimbarile climei precum si cei care au o crestere rapida. Aceste esantioane sunt apoi comparate cu cele oferite de probe prelevate din diferite contexte mai recente (grinzile unor cladiri moderne, grinzi de biserici sau stalpi de pod) sau din contexte apartinand unor structuri mai vechi, (barne de biserici medievale, fragmente de barne utilizate la diferite constructii, descoperite in depuneri de epoca clasica - romana, dacica, fragmente de trunchiuri descoperite in medii saturate de apa - pallafite - de epoca proto- si preistorica, fragmente de lemn provenite din diferite contexte preistorice etc.). Conditia pe care trebuie sa o indeplineasca un esantion in vederea prelevarii unei secvente (core) necesare construirii unei serii dendrocronologice este aceea ca el sa contina cat mai multe inele de crestere si, pe cat posibil, sa contina inelele de la inceputul vietii arborelui, practic miezul central al circumferintei provocate prin sectionarea acestuia.

Fig. 46. Realizarea unei scari cronologice cu ajutorul mai multor esantioane (core) prelevate (de la un copac viu - cel de jos; de la un copaci "morti")

Exista si limite ale metodei. De pilda, trebuie stiut faptul ca orice scara dendrocronologica are un caracter regional, respectiv ea poate avea aplicabilitate efectiva doar in cazul arealului climatic, respectiv unitatii geo-morfologice caruia ii apartine. Arborii, vegetatia in general, reactioneaza in mod diferit la variatiile climatice si, de cele mai multe ori, prezinta o anumita "inertie", inregistrand aceste variatii cu o oarecare intarziere, astfel incat principiul reconstituirii mediului ecologic sufera de o oarecare relativitate. De asemenea unii factori (cum ar fi cel antropic, cel biologic-patologic etc.) pot modifica ritmul de crestere al inelelor, modificand parametrii oferiti de mediul ecologic. Din acest motiv, fiecarei specii de arbori, in functie de regiunea climatica in care se afla, trebuie sa i se cunoasca specificul comportamental, iar la intocmirea scarii dendrocronologice trebuie sa se tina seama de multitudinea de factori (mai sus amintiti) care influenteaza cresterea lor.

Metoda ramane insa un etalon deosebit de obiectiv in ceea ce priveste datarile absolute (indeosebi in calibrarea C₁₄ - unde corectia Swess a facut posibile calibrarile (corectarile) pentru perioade extinse, existand la ora actuala o serie de scari dendrocronologice de referinta, realizate pentru diferite areale geografice specifice.

De exemplu, in Europa, utilizandu-se cel mai frecvent stejarul (Quercus Robur) si pinul (Pinus Silvestris) ca etalon (esatioane reprezentative) s-a reusit realizarea unor scari cronologice ce merg inapoi in timp pana la 7.200 de ani. Tarile care au realizat astfel de scari sunt: Irlanda, Elvetia, Germania (unde exista, de pilda, trei scari dendrocronologice distincte, una pentru zonele nordice, alta pentru cele renano-dunarene si alta pentru cele sudice, alpine), Franta, Italia, Olanda, Rusia de vest etc.

In Statele Unite ale Americii metoda se bucura de o deosebita aplicabilitate, fiind celebru exemplul arborelui numit Matusalem (Pinus Aristata) din Muntii Stancosi (Muntii Albi), pe marginea esantioanelor prelevate din trunchiul sau realizandu-se scari dendrocronologice ce au coborat in timp pana peste 9.000 de ani. O personalitate marcanta in domeniu, care a continuat activitatea lui Douglas, stabilind in detaliu principiile dendrocronologiei acceptate si la ora actuala, este Henry Grissino-Mayer, de la Laboratorul de Cercetari a Inelelor Arborilor din cadrul aceleiasi Universitati a statului Arizona.

In Romania lipsesc scarile (seriile) dendrocronologice, cu o singura exceptie, reprezentata de o scara zonala realizata pentru arealul Depresiunii Maramuresului, pe esantioane prelevate din barne de brad, din celebrele biserici din lemn. Curba obtinuta nu a coborat insa mai jos de anul 1000 A.D.

Fig. 47. Realizarea unei scari cronologice cu ajutorul mai multor esantioane (core)

prelevate (de la un copac viu - cel de sus; de la un copaci "morti")

in vederea obtinerii unui esantion reprezentativ, utilizabil pentru realizarea unei datari in vederea stabilirii reperelor de cronologie absoluta, trebuie intrunite urmatoarele conditii: se executa sectionari extrem de fine (cu ajutorul unor fierastrae speciale, cu grosimea lamei de dimensiuni foarte mici <1 mm), in planuri perfect perpendiculare pe axul de crestere al arborelui (suportului), astfel incat sa se obtina un segment foarte subtire in forma de cilindru cu diametrul de 0,3-0,5 mm, care sa reprezinte intreaga sectiune orizontala, cu diametru complet, numit in limbajul specialistilor cora (pl. core = miez; fig. 45-46). Taierea se executa in conditii speciale (de regula in laborator), deoarece orice abatere a lamei poate modifica structura inelelor de crestere si, prin urmare, poate altera rezultatele analizei.

Pentru urmarirea (numararea) inelelor de crestere se utilizeaza un microscop optic sau o lupa stereoscopica. Exista si aparate speciale care pot numara inelele de crestere. Trasaturile particulare ale morfologiei generale ale inelelor a permis racordarea unor secvente cronologice, pe baza asemanarilor dintre anumite secvente de crestere.

Dincolo de unele limitari pe care le are metoda, dendrocronologia ramane una din cele mai corecte in ceea ce priveste realizarea masuratorilor asupra timpului (datarilor absolute), fie si din faptul ca ea ofera date reale, calendaristice (in ani solari), fara sa mai fie nevoie de operatii ulterioare de corectie si calibrare. Pertinenta datelor oferite de ea a fost recunoscuta pe deplin mai ales atunci cand, pe baza ei, s-au realizat corectii ale datarilor realizate cu aportul altor metode. Cea mai cunoscuta corectie este cea adusa radiocarbonului (corectia Swess), de catre scoala americana, utilizand scarile cronologice pe Pinus Aristata.

Valorile ce contineau grave anomalii oferite de radiocarbon, care se dovedeau, mai mult, a nu fi avut un caracter liniar (care putea fi astfel relativ usor de "corectat"), au putut fi corectate utilizandu-se tabelele ce permiteau convertirea unei varste oferite de un anumit laborator de radiocarbon in data reala, calendaristica sau dendrocronologica. S-a observat, de exemplu, faptul ca pentru o data C₁₄ de 5000 B.C., corespunde o data reala (dendrocronologica) de 4.300 BC; iar o alta varsta C₁₄ cuprinsa intre 2.000-2.300 B.C. este de fapt de 2.300-4.000 B.C.

Aceasta operatiune este acceptata si ca una de calibrare a radiocarbonului.