文章转载自“格致论道讲坛”
(相关资料图)
时间与树木加在一起变成了年轮，
每一圈年轮都有属于自己的故事。
张齐兵· 中科院植物研究所研究员
格致论道第21期 | 2017年10月29日 北京
我是做树木年轮研究的，常年与木头打交道，在这样的场合下，我特别愿意给大家带来一幅漂亮的开场背景图。
我自己不会做，但是又特别想做这件事情，就求助于主办方艺术团队做出来这幅图，我看到的时候非常惊艳。
这分明是太阳系啊，中间亮亮的外面一圈圈的不就是水星、金星、火星、地球轨道吗？
但是再细细一想树木年轮，我们工作的目的不也是研究大自然的运行规律、大自然的特征吗？
其实两者是相通的，说起大树的记忆，我们首先想的是人脑的记忆，人脑的记忆是有限的，有的时候记忆会随着时间慢慢模糊。
但是大树不但有记忆，而且它一旦形成树木年轮之后就不会变化，记得非常的牢固。
研究树木年轮记载
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所以我们树木年轮学的工作，就是看这个大树年轮里面记载了些什么。首先第一步就是要去采集样本，有了样本才能看树木年轮里面有什么东西。
所以上面那幅“太阳系”的图怎么采样呢？有人会想到，我们是不是去砍大树呢？实际上是不会的，我们到野外是拿着这个东西，叫做“生长锥”。现在这个是比较短的，实际上有很长的，拿着它上山非常方便。
它是钻的，把它打开里面有一个空心钻，把它套进去，进去卡住就是一个钻，对着大树钻进去。这个掏丝前面有牙齿，掏进去就把树芯给咬住了，再反转，拿出来就是树芯了。拿到树芯后回到实验室把它固定在木槽上，拿着砂纸打的光光的，上面的年轮就清晰的显示出来了。
有人认为我们像木匠似的，数圈圈好像没有什么意思。其实你们小瞧我们了，我们的工作还是挺高大上的，大家看都有一些什么人跟我们一块做工作。
▲ Leonardo da Vinci（左）
A.E.Douglass（中）
最早的时候是达芬奇，人家那时候就注意到树木年轮了，他是世界上第一个写了树木年轮描述，并且有文字记载的。
第二个是美国科学家，他在上世纪初的时候做了非常漂亮的工作，奠定了树木年轮学作为一门学科的存在。
最近前两年获得诺贝尔国际奖和平奖的国际IPCC组织——政府间气候变化委员会，他们专门关注过去的气侯变化历史。
这是报告中给出的过去一千年气候变化、气温变化的时间状况。从这上面大家都在说，现在全球气候变暖了，根据是什么？
根据数据里面多一半的证据都来源于我们的树木年轮。根据树木年轮来看，原来长得窄突然长宽了，树木年轮提供了很大一部分数据。
红色的线是气象站的数据，气象站并没有多长的历史。如果没有树木年轮、冰芯、珊瑚这些古气象资料的话，仅靠红线我们说不出来现在气候变暖的过程。
但是这里面有个问题，IPCC上面的数据几乎没有国内的树木年轮的数据贡献。这一方面是我们国家起步晚，国外在上世纪初就开始了，我们国内是70年代才开始，后面才慢慢发展起来。
我是1993年到加拿大学习树木年轮，2001年回来。回来就想我们应该弄自己的树木年轮数据，当然我们还有同行在弄。
▲ 千年大树
首先就是要找大树，有大树才有数据，问题是大树在什么地方有？这就成为关键，有大树我们才能工作，我们就选择了跑青藏高原。
这幅图是西藏林芝地区的巨柏王公园，看到这样的大树的时候，我们心里是非常激动的。当时牌子上挂着的是2500多年，我想太好了，有那么大的数据量。但是高兴的太早，领我们去的人说：“哪能让你钻个洞呢？这是不允许的。”
但是非常幸运的是，在旁边有一个倒下的树。这个他们说可以打，我们就打了。这就是第二张图上所取的材料，生长锥这么长，将近60公分。我们回来数圈圈，数下来有560年，根据这个东西就可以估算大树到底有多少年。
除了公园里的大树之外，其实在山上也有很大的大树。第三张图也是在西藏昌都地区丁青县，爬到山顶上有4300米了，看到这样一棵大树。
我们采回来样本，数一下也超过一千年了。树是2500年的，但我们想找更多的，国际上已经有一万年的了，一万年是怎么来的？
首先得找更大的树，更大的树有多少年呢？这已经是两千年了，有四千年吗？有六千年吗？大家认为活着的树能活到四千岁吗？活到六千岁的呢？觉得能活到六千年的说明艺术想象力太丰富了，四千年还是可以的。现在有记载最老的是4767年，是美国加州一座山上的一个树。
为什么是最老的，因为是采到样的，一圈圈数下来有证据的。再老的树可能有，但是没有证据，只是一种传说。但是国际上已经有一万年的树木年轮序列了，他们这种序列怎么得来的？其实是通过过去的古树、死了的树。比方说四千年前已经长出，但是那时候已经死掉了，那个树还有四千年，接起来计算的。
▲ 热水古墓群
这是我们在青海海西州多兰县有一个热水古墓群，这里有很多的洞口。通过洞口下去里面有很多大木头，已经没有金银财宝了，盗墓者都挖出去了。
这个墓是盗墓者给我们开创了条件，但是他们不知道里面的木头才是我们的金银财宝。话说回来，如果里面还剩下真金白银，我们也会装起来的。
鉴别古树年轮方法
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我们有了古树的材料，但是我们怎么知道它们的年代呢？
▲ 交叉定年: 延长时间，鉴别伪年轮和丢失年轮
我们的目的是要知道它是哪一年形成的，所以要知道年代的话，就是我们树木年轮专业一个方法，叫做“交叉定年”。就是假如有三棵树，每棵树都有一千年，但是生长在不同的时期。只要他们有共同的生长时期、相似的生活环境，它们的年轮上就有相似的特征。
这样通过比较，能把它一个个接起来。最上面的树是活着的树，我们知道最外的一轮就是采集的当年。这一圈圈数下来，过去的树也就知道了。这就是“交叉定年”。
“交叉定年”还有一个特征，就是有伪年轮和缺失年轮，伪年轮是什么？有的树你数了一百圈实际上它只有98年，多出来两圈，那两圈怎么回事？那是树特别敏感，夏天生长着生长着突然来了寒流。树以为是冬天了，又长了一圈，实际上是假的。
还有的树本来98年，数下来是96年，那两年哪儿去了？这是丢失年轮。有的树在那一年病了，干脆不长了，你们长去吧我不长了。我们树木年轮学专业就是通过“交叉定年”来知道每个年轮是哪一年形成的，是准确的，没有正负误差。
▲ 大树的年轮是一本记录了环境变化的“档案书”
通过这样的工作，我们就能够把一个大树每个年轮的准确年份都给出来，相当于是一本记录过去环境变化的档案书。每个年轮都有页数，每一页都有记载的信息，它记载了什么信息？这些阳光、日晒、降雨、土壤条件都记在上面了，至于说它记载了什么东西，我们就是“翻译官”，我们的工作就是做这个的。
有的情况是比较容易的。比方说像上图右边的火疤样子，森林着火了，着到这面了，但是后面是安全的，第二年后面的树就包过来。我们看它的形状就知道是火疤，这就是那一年发生火灾了。这是东北的红松，这上面有两个火疤，第一次1923年，还有一次是1892年。这个树也够顽强的，经历了两次火灾还活着。
非常不幸的是，不知道怎么后面被砍了，现在肯定是砍下来的，它没有被火烧死，但是被砍死了。
通过我们在青海热水古墓的采样，上面的活树和下面古墓里面的树，两个就通过交叉定年连在一起，就建立了过去两千年的这样一个时间序列。现在有了这个时间序列，我们就可以翻开这里面的记忆看它讲了些什么。
比方说翻到这一页，1815年、1816年、1817年的时候，三年是窄的，为什么会窄？我们发现原来是在遥远的印尼有个坦博拉火山，火山非常大，火山灰蔓延到地球各个地方。这造成很多地方，不单单是青藏高原了，很多地方树都是长得窄的。
再往下看，小冰期的时候，欧洲大陆上整个那段时间都是寒冷的阶段，但是其他地方怎么样，我们不知道。通过树木年轮研究，我们发现青藏高原上不是整个时间段，而是这三个时间段里树木年轮长得窄的，应该是与小冰期有关系的。
如果我们顺着时间轨道再往前走，走到东晋。史书记载这个时候是非常干旱的，持续了很长时间，大约有几十年的时间。我们的树木年轮上记载的也是，那时候起码记载是没有说假话的。
有的时候史书因为政治原因会说假话，但是这个它没有，我们就从多方面角度来印证这个事情。再往前东汉时期蝗虫大爆发，这也是史书记载有蝗虫爆发，为什么爆发？它跟气侯有什么关系？因为没有气象站不知道，我们树木年轮发现对应的这段时间都是干旱的，说明可能干旱和蝗虫爆发之间有一定的关系，这是我们提供的数据。
再往前走，走到最开始。秦朝的衰退时候，前面的时候树长的好好的，秦始皇打江山也打下来了，统一六国建立了秦朝。然后就走向衰亡，史书上搞社会科学的说是秦始皇焚烧书、暴政的缘故，是政治原因。
但是我们看树木年轮的话，其实有点冤枉他了。那段时间大树都长的不好，他的日子能好过吗？所以陈胜吴广在公元前209年就揭竿而起造反，到207年他就灭亡了。
听见年轮的声音
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现在在这个地方的树木年轮已经又延长到过去4500年了，这是我的同事做的，我自己没有做这个。比如中科院地理所邵雪梅老师、寒旱所的杨保老师，包括西安地环所的刘禹老师，他们在做这些工作，他们发现不但有降水的信号，还有温度的信号。
图上仅仅是3500年的，3500年是有效信息，再往前还有一千年，但是那一千年信息记录的不清楚，但是有树木年轮了。我自己从一个点开始走南闯北，从青藏高原从东走到西、从南走到北，在面上跑下来了。跑野外高原是非常刺激的事情，爬雪山到5360米，是真正的爬。还有过河，看见河对面有个老树，但是没有桥，卷起裤腿就往前走。
通过这么多年工作，我们在面上建立了这么大的数据库，发现有两段时期反映了北面是西风环流，南边是南亚季风。这两个气候系统在打架，有时候北面的往南侵了，有时候南面的往北面侵了，它们是怎么相互作用的？
树木年轮提供的资料显示这两个特殊时期，北面特别干，南面是湿的。这样就提供了证据，用这些证据，搞大气环流的就用了我们的信息，分析这两个气候系统是怎么回事。
除了水平的之外，我们还往上面走，爬高山、爬林线。这个地方的林线是北半球最高的，所谓林线是树长到这个地方上面再不长了。
现在的理论是说林线是由温度控制的，再往上温度低了，树就不能长了。但是我们发现采下来的树有450年的。
这个树450年前就站到这么高的位置上，那时候温度相当低，是小冰期。但是随着后面的温度升高，这个树林并没有再往上走，是真的温度控制吗？这就有点疑问了，目前我们正在研究。
说到这儿，大家觉得我们去野外是挺开心的事情，但是我们远远不只这些。我们的足迹，除了青藏高原还跑中国其他各个地方，有大树的地方都是国家风景名胜区。
我们的朋友说“你是公费旅游呢吧！”，我们说比旅游还好，旅游线路进不了深山老林，我们是直接插进去。我们自己开车到深山老林里去，还可以拍照，比如在井冈山。
作为结束，我想让大家听一听，我们树木年轮给大家唱一首歌，是我们从拉萨采的一棵800多年的树，让它来唱歌。
这棵树它的宽宽窄窄这样的变化，每个年轮就是一个音符，这样唱出来的。是我们用计算机合成的音乐，树木年轮谱了，计算机弹出来的。
如果我们想让我们的下一代还能继续听到这样美丽动听的歌声，这样的大自然之声；还能继续拥有这么美好的森林家园，而且还能享受绿水青山。那么，就让我们大家携起手来，爱护大树，保护森林。谢谢！
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关键词： 史书是否说谎或许树木年轮可以作证｜张齐兵
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