樹木年輪被科學家用來幹什麼？

樹木年輪是什麼？它長什麼樣？

年輪指的是樹木由於周期性季節生長速度不同，而在木質部橫切面上形成肉眼可分辨的層層同心輪狀結構。

攝影：Peter Hosey／ Flickr

樹木年輪是在樹木莖幹的韌皮部里的一圈形成層。當我們把樹榦打橫鋸開，露出一個橫切面，會看到面上滿布一個個同心圓的環，那就是年輪了。我們可以數環數找出樹齡，每一環代表一年。

樹木年輪是怎麼形成的？

年輪圖案同氣溫、氣壓、降水量有一定的關係，即跟季節交替有很大關係。

每年春季，氣候溫和，雨量充沛， 樹木生長很快，形成的細胞體積大，數量多，細胞壁較薄，材質疏鬆，顏色較淺，稱為早材或春材；秋天到冬天這段時間內，氣溫漸涼，雨量稀少，樹木生長緩慢，形成的細胞體積小，數量少，細胞壁較厚，材質緊密，顏色較深，稱為晚材或秋材。

圖片來源：NASA"sClimateKids

所以，植物在春夏之間成長的部分比較柔軟，而且較寬厚；在秋冬之間生長的部分較窄而硬。同一年的春材和秋材合稱為年輪。第一年的秋材和第二年的春材之間，界限分明，成為年輪線，表明材木每年生長交替的轉折點。因此從主幹基部年輪的數目，就可以了解這棵樹的年齡。

樹木年輪就是一年一個圈嗎？

當然，並不是所有的樹木都是一年一個圈的，有些樹木的年輪就不符合這種規律，我們稱之為「假年輪」。為什麼有的樹木不是一年一個圈呢？這是因為樹木的生長周期是不一樣的，有的樹木生長周期短，一年能夠有節奏地生長三次甚至多次，會形成三個或多個年輪，但是我們不能將其當做三年來計算。

攝影：RichardIyall／ Flickr

由此可知，並不是所有的樹木都可以通過數年輪的方法來測知其年齡。事實上，只有溫帶的樹木，因為有著正常的生長周期，氣候季節性變化比較明顯，年輪才比較顯著，才可用這種方式測知其年齡。熱帶地區的樹木，因為氣候季節性變化並不明顯，形成層所產生的細胞差異並不大，所以年輪往往並不明顯。所以，要推算他們的年齡當然就更加困難了。

?樹木年輪被科學家用來幹什麼?？

氣候變化是當今世界的熱門話題。要提高對氣候變化規律的認識，必須對過去氣候變化有充分的認識和了解。然而，現代氣象觀測資料的年代有限，想要獲得更長時間尺度的氣候變化信息，就需要使用各種氣候代用資料，以重建歷史時期的氣候變化。而樹木年輪（簡稱樹輪）因其具有空間分布廣、易於採樣、時間序列長、定年精確、時間解析度高等優點，是當前應用最為廣泛的方法。

攝影：Ute Scheele／ Flickr

樹木生長的快慢與氣候因子之間存在密切的聯繫，樹輪不僅在寬度上有逐年變化，而且密度亦有顯著差異，不但可以推斷氣候要素的年際變化，還可以了解季節變化、氣候事件發生的早晚和持續時間等。年輪同位素分析也逐漸成為年輪學研究的重要途徑之一。它通過研究樹輪的木質部C、H、O（碳、氫、氧）穩定可測的同位素比值，探索氣溫、降水、濕度等氣候和環境因子的變化，可以提供過去氣候和環境變化的豐富信息。

攝影：Dan Harris／ Flickr

此外，科學家還利用樹輪灰度、樹輪細胞形態、樹輪化學元素含量等提取更為豐富和精細的環境信息，重建過去的歷史事件，其可重建的範圍非常廣泛，包括河流徑流量變化、極端水文事件、冰川進退、湖泊水位變化、森林演替和更新、林木生長量和植被覆蓋變化、厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）指數、二氧化碳濃度、環境污染、低溫年、火山噴發、地震、森林火災、病蟲害、太陽活動、隕石撞擊等。從目前研究深度來看，已由初期的對樹輪寬度、密度和灰度等的樹木年輪物理特徵的分析發展到了對樹輪穩定同位素、化學組分的樹輪化學特徵的研究以及樹木解剖結構、樹輪細胞和分子尺度的研究，由經驗性分析轉向機理性研究，同時注重氣象學、植物學、化學及環境學等學科知識的綜合運用，有助於提取記錄在樹輪內部的更詳細的環境信息，從而為氣候變化的研究提供更多的依據。

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