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在樹木莖幹的韌皮部里,有一圈形成層。在一年中,形成層細胞分裂活動的快慢是隨著季節變化而不動的。春天和夏天,氣候最適宜樹木生長,形成層的細胞就非常活躍,分裂很快,生長迅速,形成的木質部細胞大、壁薄、纖維少、輸送水分的導管多;到了秋天,形成層細胞的活動逐漸減弱,於是形成的木質部細胞就狹窄、壁厚、纖維較多、導管較少。春夏質地疏鬆,顏色較淡;秋季質地緊密,顏色較深。不同季節的深淺結合起來成一圓環,這就是樹木一年所形成的木材,就是年輪。年輪圖案同氣溫、氣壓、降水量有一定的關係。

1形成因素

樹木伐倒后,在樹墩上可以看到有許多同心圓環, 植物學上稱為年輪。年輪是樹木在生長過程中受季節影響形成的,一年產生一輪。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;而在秋季,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。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。

2蘊涵信息

生長在溫帶地區和有雨季、旱季交替的熱帶地區的樹木才有年輪,而生長在四季氣候變化不大的地區的樹木則 年輪不明顯。在樹木的年輪上,蘊含著大量的氣候、天文、 醫學和環境等方面的歷史信息。同時,在歷史考古、林業研究、地質和公安破案等方面,年輪也起著重要的作用。
歷史學上,常用年輪推算某些歷史事件發生的具體年代。如在浩瀚的大海里,有歷代沉沒的大小船隻,根據木船的花紋(年輪)可確定造船的樹種;根據材質腐蝕狀況確定沉船遇難的時代,及與該時代有關的某些歷史事件。

3氣候測試

氣象學上,可通過年輪的寬窄了解各年的氣候狀況,利用年輪上的信息可推測出幾千年來的氣候變遷情況。年輪寬表示那年光照充足,風調雨順;若年輪較窄,則表示那年溫度低、雨量少,氣候惡劣。如果某地氣候優劣有過一定的周期性,反映在年輪上也會出現相應的寬窄周期性變化。
美國科學家根據對年輪的研究,發現美國西部草原每隔11年發生一次乾旱,並應用這一規律正確地預報了1976年的大旱。中國氣象工作者對祁連山區的一棵古圓柏樹的年輪進行了研究,並對不同的生長階段予以科學的訂正,推算出中國近千年來的氣候以寒冷為主,17世紀20年代到19世紀70年代是近干年來最長的寒冷時期,一共持續250年。

4環境測試

在環境科學方面,年輪可以幫助人們了解污染的歷史。 德國科學家用光譜法對費蘭肯等3個地區的樹木年輪進行研究,掌握了近120~160年間這些地區鉛、鋅、錳等金屬元素的污染情況,經過對不同時代的污染程度的對比,找到了環境污染的主要原因。
在醫學上,年輪對探討地方病的成因有一定的作用。如在黑龍江和山東省一些克山病發病地區,發病率高的年份的樹木年輪中的鉑含量低於正常年份。這與目前地球化學病因的研究結果非常一致。
森林資源調查中,依據年輪的寬窄來了解林木過去幾年的生長情況,預測未來的生長動態,為制訂林業規劃、確定合理採伐量、採取不同的經營措施提供科學依據。
近年來,美國又將年輪引入地震的研究中。他們認為,地震造成地面移動傾斜后,年輪上留下了樹榦力圖保證筆直生長所做出努力的痕迹;又如根系橫越斷層或位於斷裂附近,由於生長受到阻礙,該年形成的年輪就比較小。依此可以了解到當時地震的時間和強度,並能揭示地震史及周期,從而可以開展地震的預測預報。

5年輪測定

年輪記錄了大自然千變萬化的痕迹,是一種極珍貴的科學資料,這一點已為人們所公認。為了觀察年輪,人們可以用一種專用的鑽具,從樹皮宜鑽入樹心,然後取出一 薄片來,上面就有全部的年輪。這樣不用砍倒樹木,就可以知道樹木的年齡,從而為科學家提供了研究的材料。
日本已研製出一種觀察年輪的新方法——CT掃描法。這種方法不但可用來觀察樹木的生長情況,而且還可以對古代建築和雕刻等木材的內部狀況了如指掌。
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