记载树木历史的年轮

1904年，美国学者安德鲁·埃利科特·道格拉斯在亚利桑那州一个农民家里，偶然发现了一个有趣的现象：在院子里一个大树桩的黑褐色断面上有很多一圈套着一圈的同心环纹。而且，靠近中心的环纹之间的间隔特别狭窄，靠近外面至树皮的十一圈环纹之间间隔却比较宽。这些环纹是否与气候有关呢？道格拉斯翻阅了当地的气象资料，结果发现，在1883年之前，这儿曾发生过一次持续多年的旱灾，旱灾之后，气候倒是风调雨顺。突然，道格拉斯眼睛一亮。他想，如果树木每年长粗一圈，那以后十一年生长正常的宽环纹不正表明十一年内天气也是正常的吗！而十一年前的窄狭的环纹正好与连续的大旱气候相一致，说明干旱年代树木生长缓慢，环纹也特别致密。道格拉斯的推论完全是正确的，原来这树桩正是那位农民于十年前的1894年砍掉大树后留下来的。树桩上环纹的变化规律也正好与当地的气候变化状况相符合。

从锯下的树木横断面上可以看到一圈圈环纹，现在再也不会像道格拉斯时代那样认为是什么神秘的了。然而，这些树木横断面上环纹到底是如何形成的呢？可能至今仍然有很多人不知道。原来，树木中环纹的形成与树木的不断加粗有关，而树木的加粗又是树干内“形成层”活动的结果。在树木茎干的横切面上，韧皮部与木质部之间的一层细胞壁较薄，排列整齐的细胞就叫做形成层。通过这些细胞的分裂活动，不断向外形成新的韧皮部细胞，向内形成新的木质部细胞。新形成的韧皮部细胞，加在原先形成的韧皮部的里面；新形成的木质部细胞，则加在原先形成的木质部的外面。在每年的一定时期中，形成层的细胞就要进行分裂。就这样，年复一年，由于木质部的逐渐增厚，树木的直径也随着加粗。

但是，形成层的活动是随着气候的变化而变化的。在我国，尤其是江南一带，由于四季比较分明，在春天气候温和，雨量充足，对树木的生长十分有利。这时形成层也加紧活动，细胞分裂旺盛，新分出的细胞又大又明显，导管既大又多，因此，木材就显得色浅而松，这叫春材或早材。入夏以后，随着气温增高，雨量相对减少，尤其是在入秋以后，天气逐渐变冷，雨量更少的情况下，形成层活动减弱，分出的细胞就较小，细胞壁也厚，导管不仅短小，而且也少，本材的颜色较深，结构致密，这叫做夏材或晚材。在一年当中，细胞和导管的这种由大到小，木材性质由松到密的过程，由于是逐渐变化的，所以看起来不十分清楚。可是，一到来年再开始重复这种变化的顺序时，界限就非常明显。我们在锯断的本头或树墩上，看到的若干色泽、质地不同的一圈圈环纹，就是每年形成层活动界限的标志，这就叫做“年轮”。

一个年轮，代表着树木一年中生长的情况。根据树木年轮的数目，可以推知树木的年龄，用来考查森林的年代。不过，应该注意的是：有时由于形成层有节奏的活动，每年也可产生几个年轮，这叫假年轮。象柑属植物，一年可产生三个年轮。所以，由年轮计算出来的树木年龄，只能是一个近似的数字。

年轮不仅用来计算树木的年龄，从年轮的宽窄，还可以了解到树木的经历，以及树木与当时当地环境气候的关系。因为，在优越的气候条件下，树木生长得好，木质部增加得多，年轮也就较宽；反之年轮就窄。比如，树木最初的年轮宽，这表示年青力壮，生长力强；在很多窄的年轮后，突然出现有宽的年轮，这表明年轮宽的那几年，环境气候适宜，对树木生长有利。另外，象偏心的年轮，这说明树木两边环境不同，等等。影响树木生长的主要因素是夏天的气温，7月份的气温具有特别重要的意义。大家知道，气温冷暖的变化大致有一个200年的周期。通过对一千九百到一千九百六十年间年轮的研究以后，发现在200年的大周期内还存在33年、72年、92年、111年的气候变化小周期，它们大都是11—11.5年周期的倍数。而11年，刚好是太阳黑子活动的周期，这就再一次证实了太阳活动已经直接影响了地球气温的变化。

目前有一种专门的钻具可以从树皮直钻到树心，取出一个有全部年轮的薄片。用这种方法，不需再砍倒树木就可计算出树木的年轮。

通过对年轮变化规律的研究，学者们不但可能发现年轮纪录的诸如地震、火山爆发、大气污染等环境变迁资料，而且还可以用这份很有价值的自然历史纪录卡来分析当地的气候变化规律，推测未来气候的变化，对制定超长期气候的预报和规划造林方面提供指导和参考。

年轮，真可说是一部记载树木历史的无字“天书”。