Comment les anneaux d'arbre suivent le passage du temps

La dendrochronologie est le terme officiel pour la datation en anneau, la science qui utilise le anneaux de croissance des arbres comme un enregistrement détaillé du changement climatique dans une région, ainsi qu'un moyen d'approximer la date de construction d'objets en bois de nombreux types.

Points clés à retenir: Dendrochronologie

Au fil des techniques de datation archéologique, la dendrochronologie est extrêmement précise: si les anneaux de croissance d'un objet en bois sont préservés et peut être liée à une chronologie existante, les chercheurs peuvent déterminer l'année civile précise - et souvent la saison - l'arbre a été coupé pour il.

En raison de cette précision, la dendrochronologie est utilisée pour calibrerdatation au radiocarbone, en donnant à la science une mesure des conditions atmosphériques connues pour faire varier les dates de radiocarbone.

Dates de radiocarbone qui ont été calibré par rapport aux enregistrements dendrochronologiques sont désignés par des abréviations telles que cal BP, ou calibré des années avant le présent.

La datation des cernes fonctionne parce qu'un arbre grandit - pas seulement en hauteur mais gagne en circonférence - en anneaux mesurables chaque année au cours de sa vie. Les anneaux sont les cambium couche, un anneau de cellules qui se trouve entre le bois et l'écorce et d'où proviennent de nouvelles cellules d'écorce et de bois; chaque année, un nouveau cambium est créé, laissant le précédent en place. La taille des cellules du cambium croît chaque année, mesurée comme la largeur de chaque anneau, dépend de la température et de l'humidité - à quel point les saisons étaient chaudes ou fraîches, sèches ou humides chaque année.

Les apports environnementaux au cambium sont principalement les variations climatiques régionales, les changements de température, l'aridité et la chimie du sol, qui ensemble sont codés comme des variations de la largeur d'un anneau particulier, de la densité ou de la structure du bois, et / ou de la composition chimique du parois cellulaires. Au plus basique, pendant les années sèches, les cellules du cambium sont plus petites et donc la couche est plus mince que pendant les années humides.

Tous les arbres ne peuvent pas être mesurés ou utilisés sans techniques d'analyse supplémentaires: tous les arbres n'ont pas de cambiums qui sont créés chaque année. Dans les régions tropicales, par exemple, les anneaux de croissance annuels ne sont pas systématiquement formés, ou les anneaux de croissance ne sont pas liés aux années, ou il n'y a pas du tout d'anneaux. Les cambiums à feuilles persistantes sont généralement irréguliers et ne se forment pas annuellement. Les arbres dans les régions arctiques, subarctiques et alpines réagissent différemment selon l'âge de l'arbre est — les arbres plus âgés ont réduit l'efficacité de l'eau, ce qui se traduit par une réponse réduite à la température changements.

La datation des cernes a été l'une des premières méthodes de datation absolues développé pour l'archéologie, et il a été inventé par l'astronome Andrew Ellicott Douglass et l'archéologue Clark Wissler dans les premières décennies du 20e siècle.

Douglass était surtout intéressé par l'histoire des variations climatiques exposées dans les cernes des arbres; c'est Wissler qui a suggéré d'utiliser la technique pour identifier quand les pueblos en adobe du sud-ouest américain ont été construits, et leur travail conjoint a abouti à des recherches au Pueblo ancestral ville de Showlow, près de la ville moderne de Showlow, Arizona, en 1929.

Archéologue Neil M. Judd est reconnu pour avoir convaincu la National Geographic Society d'établir le Expédition du premier faisceau, dans lequel des sections de rondins de pueblos occupés, d'églises de mission et de ruines préhistoriques du sud-ouest américain ont été collectées et enregistrées aux côtés de celles de vivants pin ponderosa des arbres. Les largeurs des anneaux ont été appariées et croisées, et dans les années 1920, les chronologies ont été construites il y a près de 600 ans. La première ruine liée à une date de calendrier spécifique a été Kawaikuh dans la région de Jeddito, construite au XVe siècle; le charbon de bois de Kawaikuh a été le premier charbon de bois utilisé dans (plus tard) les études sur le radiocarbone.

En 1929, Showlow était fouillé par Lyndon L. Hargrave et Emil W. Hauryet la dendrochronologie menée sur Showlow a abouti à la première chronologie unique pour le sud-ouest, s'étendant sur une période de plus de 1 200 ans. le Laboratoire de recherche sur les cernes a été créé par Douglass à l'Université de l'Arizona en 1937, et il mène toujours des recherches aujourd'hui.

Au cours des cent dernières années, des séquences de cernes ont été construites pour diverses espèces partout dans le monde, avec des chaînes de date aussi longues qu'un Séquence de 12 460 ans en Europe centrale achevé sur des chênes par le laboratoire Hohenheim, et un chantier de 8 700 ans pin bristlecone séquence en Californie. Construire une chronologie du changement climatique dans une région aujourd'hui était d'abord simplement une question de faire correspondre les modèles de cercles d'arbres qui se chevauchent chez les arbres de plus en plus âgés; mais de tels efforts ne se fondent plus uniquement sur la largeur des anneaux d'arbre.

Des caractéristiques telles que la densité du bois, la composition élémentaire (appelée dendrochimie) de sa composition, les caractéristiques anatomiques du bois, et isotopes stables capturés dans ses cellules ont été utilisés en conjonction avec l'analyse traditionnelle de la largeur des cernes des arbres pour étudier les effets de la pollution de l'air, l'absorption d'ozone et les changements d'acidité du sol au fil du temps.

En 2007, le scientifique allemand du bois Dieter Eckstein a décrit des artefacts en bois et des chevrons de construction Ville médiévale de Lübeck, Allemagne, un excellent exemple de la multitude de façons dont la technique peut être utilisée.

L'histoire médiévale de Lübeck comprend plusieurs événements pertinents pour l'étude des cernes et des forêts, y compris les lois adoptées à la fin du 12e et au début du 13e siècle établissant des règles de base en matière de durabilité, deux incendies dévastateurs en 1251 et 1276 et un effondrement de la population entre 1340 et 1430 Mort noire.

• Les booms de construction à Lübeck sont marqués par l'utilisation extensive d'arbres plus jeunes, qui signalent une demande qui dépasse la capacité des forêts à se rétablir; les bustes, comme après que la peste noire ait décimé la population, sont caractérisés par une longue période de non-construction du tout, suivie par l'utilisation de très vieux arbres.
• Dans certaines des maisons les plus riches, les chevrons utilisés pendant la construction ont été coupés à différents moments, certains s'étendant sur plus d'un an; la plupart des autres maisons ont des chevrons coupés en même temps. Eckstein suggère que c'est parce que le bois pour la maison la plus riche a été obtenu sur un marché au bois, où les arbres auraient été coupés et stockés jusqu'à ce qu'ils puissent être vendus; tandis que les constructions de maisons moins aisées ont été construites juste à temps.
• Des preuves de commerce de bois à longue distance sont observées dans le bois importé pour des œuvres d'art telles que la croix de triomphe et le paravent au Cathédrale Saint-Jacobi. Cela a été identifié comme ayant été construit en bois qui avait été spécifiquement expédié à partir de 200-300 ans des arbres des forêts polono-baltiques, probablement le long des routes commerciales établies des ports de Gdansk, Riga ou Konigsberg.

Cláudia Fontana et ses collègues (2018) ont documenté les progrès réalisés pour combler une lacune majeure dans la recherche dendrochronologique régions tropicales et subtropicales, parce que les arbres dans ces climats ont soit des motifs d'anneaux complexes, soit aucun anneau d'arbre visible du tout. C’est un problème parce que, puisque le changement climatique mondial est en cours, nous devons comprendre processus physiques, chimiques et biologiques qui affectent les niveaux de carbone terrestre est de plus en plus important. Les régions tropicales et subtropicales du monde, comme la forêt atlantique brésilienne d'Amérique du Sud, stockent environ 54% de la biomasse totale de la planète. Les meilleurs résultats pour la recherche dendrochronologique standard sont avec le evergreen Araucaria angustifolia (Pin de Paraná, pin brésilien ou candélabre), avec une séquence établie dans la forêt tropicale entre 1790–2009 CE); études préliminaires (Nakai et al. 2018) ont montré qu'il existe des signaux chimiques qui retracent les précipitations et les changements de température, qui peuvent être exploités pour obtenir plus d'informations.

Une étude de 2019 (Wistuba et collègues) a révélé que les anneaux d'arbre peuvent également avertir de l'effondrement imminent des pentes. Il s'avère que les arbres qui sont inclinés par des glissements de terrain enregistrent des anneaux d'arbres elliptiques excentriques. Les parties descendantes des anneaux s'élargissent plus que celles montées en pente, et dans des études menées en Pologne, Malgorzata Wistuba et ses collègues ont constaté que ces inclinaisons sont en évidence entre trois et quinze ans avant une catastrophe effondrer.

On savait depuis longtemps que trois monticules de tombe de bateau de la période Viking du IXe siècle près d'Oslo, en Norvège (Gokstad, Oseberg, et Tune) avaient été introduits par effraction à un moment donné dans l'Antiquité. Les intrus ont défiguré les navires, endommagé les objets funéraires et retiré et dispersé les ossements du défunt. Heureusement pour nous, les pillards ont laissé les outils qu'ils ont utilisés pour pénétrer dans les monticules, les bêches en bois et civières (petites plates-formes à poignée utilisées pour transporter des objets hors des tombes), qui ont été analysées à l'aide de dendrochronologie. En liant des fragments d'anneaux d'arbre dans les outils à des chronologies établies, Bill et Daly (2012) ont découvert que les trois monticules ont été ouverts et les objets funéraires endommagés au cours du 10e siècle, probablement dans le cadre de Harald Bluetoothcampagne de conversion des Scandinaves au christianisme.

Wang et Zhao ont utilisé la dendrochronologie pour regarder les dates de l'un des Itinéraires de la Route de la soie utilisé pendant la période Qin-Han appelé la Route Qinghai. Pour résoudre les éléments de preuve contradictoires sur le moment où l'itinéraire a été abandonné, Wang et Zhao ont examiné les restes de bois des tombes le long de l'itinéraire. Certaines sources historiques avaient rapporté que la route du Qinghai avait été abandonnée au 6ème siècle après JC: l'analyse dendrochronologique de 14 tombes le long du parcours a identifié une utilisation continue jusqu'à la fin 8ème siècle. Une étude réalisée par Kristof Haneca et ses collègues (2018) a décrit des preuves de l'importation de bois américain construire et entretenir la ligne défensive de 440 mi (700 km) de tranchées de la Première Guerre mondiale le long de l'ouest de face.

• Bill, Jan et Aoife Daly. "Le pillage des tombes des navires d'Oseberg et de Gokstad: un exemple de politique de puissance?" Antiquité 86.333 (2012): 808–24. Impression.
• Fontana, Cláudia et al. "Dendrochronologie et climat dans la forêt atlantique brésilienne: quelles espèces, où et comment." Biologie néotropicale et conservation 13.4 (2018). Impression.
• Haneca, Kristof, Sjoerd van Daalen et Hans Beeckman. "Du bois pour les tranchées: une nouvelle perspective sur le bois archéologique des tranchées de la Première Guerre mondiale dans les champs de Flandre." Antiquité 92.366 (2018): 1619–39. Impression.
• Manning, Katie et al. "La chronologie de la culture: une évaluation comparative des approches de datation néolithiques européennes." Antiquité 88.342 (2014): 1065–80. Impression.
• Nakai, Wataru et al. "Préparation d'échantillons d'arbres tropicaux sans anneau pour la mesure du δ18O en dendrochronologie isotopique." Tropiques 27.2 (2018): 49–58. Impression.
• Turkon, Paula et al. "Applications de la dendrochronologie dans le nord-ouest du Mexique." Antiquité latino-américaine 29.1 (2018): 102–21. Impression.
• Wang, Shuzhi et Xiuhai Zhao. "Réévaluation de l'itinéraire Qinghai de la route de la soie à l'aide de la dendrochronologie." Dendrochronologia 31.1 (2013): 34–40. Impression.