О чем знают деревья
Лето 1816 года в Европе было похоже на зиму. В горах, на высоте более чем 1800 метров, все лето продержался снег. Причиной холодов стал огромный выброс пепла и дыма из вулкана Тамбора в Индонезии. Распыленные в атмосфере, они, словно экраном, прикрыли Солнце на всем северном полушарии. Событие, отстоящее от нас менее чем на 200 лет, хорошо известно историкам. И тем любопытнее, что сотрудник немецкого университета в Хохенхайме, ботаник М. Фридрих "прочитал" об этом, изучая срезы старых деревьев. Они с удивительной точностью подтвердили сведения о капризах климата в 1816 году.
Срез старого дерева - аккуратная хроника температурных колебаний. В холодное, неблагоприятное время рост дерева замедляется и кольца на срезе сближаются. И, напротив, они становятся толще, когда температура и Солнце способствуют росту. Кольца различаются и по сезонам: образующиеся весной и в начале лета - светлые: стенки клеток растения в этот период более тонкие ради того, чтобы иметь увеличенный объем для большего запаса питательных веществ и воды. Поздним летом и осенью кольца становятся более темными, с коричневатым оттенком. В это время стенки клеток утолщаются, чем увеличивают прочность древесины в ожидании сильных ветров и снегопадов.
На уроках ботаники школьники, пересчитывая кольца, как известно, определяют, сколько дереву лет. Ученые извлекают из древесных колец значительно больше информации. С их помощью они как бы путешествуют в прошлое: срез ствола - своего рода хроникер, повествующий о минувших временах. Вот лишь один пример. О судьбе одних из первых колонистов, прибывших из Англии в Америку на корабле "Lost Colony", многие столетия ничего не было известно. Дату прибытия их в Новый Свет назвали вернувшиеся на родину моряки - 1587 год, сообщив, что высадили переселенцев на прибрежном острове недалеко от современного штата США - Северной Каролины. Однако те, кто позже побывал на острове, никого на нем не нашли, даже следов пребывания людей. С тех пор историки гадали о судьбе колонистов: истребили ли их индейцы или же они пали жертвой какой-то эпидемии? И тут помог "зеленый архив".
Анализ годичных колец на растущем там болотном кипарисе открыл причину исчезновения новоселов острова: прибывшие из Англии ступили на землю, страдавшую от сильнейшей засухи. Современные исследования говорят, что более жестоких ударов климат не наносил по этим местам за все 800 лет, подвергнутых изучению. Колонистам из Англии, видимо, не оставалось ничего другого, как срочно бежать с испепеленного жарой острова на материк.
Срезы сосны дают возможность добраться до событий, происходивших 12000 лет назад. Дендрохронология (так назван метод по-латыни) может исследовать не только живую древесину, но и найденную при археологических раскопках. Конечно, этот метод не столь "дальнобойный", как определение времени с помощью радиометрического анализа, - тому подвластны периоды в миллионы лет. Но вот пример, показывающий, что и дендрохронология иногда незаменима.
При раскопках воспетой Гомером Трои археологи натолкнулись на необъяснимое явление: многие из находок имели, согласно радиоуглеродному анализу, одинаковый возраст, хотя и были обнаружены в разных слоях, то есть, казалось бы, происходили из разных временных эпох. Пригласили экспертов, которые уже сталкивались с такого рода непонятным явлением. Эксперты объяснили, что в те годы в атмосфере шло уменьшение количества радиоактивного углерода, этот период длился примерно 200 лет. Таким образом, углеродные часы как бы стояли два века, поэтому и случился непонятный сбой с датировкой. Пришлось обратиться к дендрохронологии. Найденные в Трое несколько обгорелых кусков древесины позволили установить шкалу времени в этом "пустом", по вине углерода, двухвековом отрезке. Причем с точностью до 20 лет.
"Кстати, американские ученые, которые исследовали воздух из пузырьков, находящихся в древних льдах, натолкнулись на тот же феномен "остановки" углеродных часов, что и археологи из Трои.
Архив климата Земли
По древесине ученые узнают, когда лето было дождливым, а когда - солнечным, стояли ли весенние заморозки или наступила ранняя зима. Все капризы погоды и климата запечатлевают древесные кольца. Ели и сосны очень чувствительны к засухе, дубы - к изменениям температуры. И данные о климате за последние 12000 лет, то есть с конца ближайшего к нам ледникового периода, свидетельствуют о том, что серьезные, порой кардинальные изменения климата проходили плавно, без скачков. Однако в течение человеческой жизни погода могла меняться от холодной к теплой и наоборот, но при этом средняя температура оставалась в тех же пределах, что и сейчас.
"Архив", хранящийся в стволах деревьев, со всей определенностью показывает: изменения среднегодо вой температуры на один градус, которые происходят в наше время и вину за которые мы возлагаем на промышленность и транспорт, бывали и раньше, притом не так редко. Поэтому нынешние перемены в климате многие ученые не рассматривают как начало катастрофы. "Эти перемены - в порядке вещей", - считают они.
С другой стороны, те же ученые напоминают, что виновниками многих природных катастроф все-таки были люди. Вот одна из первых таких разрушительных акций человечества. Еще в неолитическое время, примерно 6000 лет назад, люди стали сводить в Европе многие леса, в том числе и на горах. Последствия оказались катастрофическими: на горах не осталось деревьев, способных задерживать снег, и по весне Рейн, Майн и Дунай переполнялись талыми водами и выходили из берегов, затопляя и разрушая все окрест.
Когда средняя температура за год понижалась на два градуса, наступали холодные периоды. Люди тяжело переносили последствия таких перемен. Холодное и мокрое лето приносило голод и болезни. Так, в 420 году до новой эры, как свидетельствуют годовые кольца, в Европе установилась плохая погода, и вскоре кельты, населявшие ее центральную часть и запад, устремились на юг, вторглись в Италию и, как известно из истории, завоевали в 415 году Рим.
"Особенно отчетливо археологи прослеживают связь изменений климата и переселений в древности целых народов, войн между ними на Ближнем Востоке и в Передней Азии - в землях, где были сосредоточены многие народы. С климатом связаны и внезапные перемены в культуре, которая странствовала вместе с ее носителем - человеком. Еще задолго до кельтов волны двигающихся на юг народов Северной и Центральной Европы пришли на Балканский полуостров, а по восточному побережью Средиземного моря - до города Библос. Эта экспансия отмечена в истории Египта, Греции и Крита. Даже фараонам могущественного Египта пришлось мобилизовать все силы страны, чтобы отразить натиск таинственных "народов моря", пришедших с севера.
Следы, оставленные цивилизацией
Не менее интересны для историков торфяные болота, они также способны хранить сведения о минувших событиях. Несколько слов о химической среде торфа, благодаря которой попавшие в него органические вещества долго сохраняются. Торфяная вода имеет кислую реакцию, в ней мало растворенного кислорода, что создает среду, неблагоприятную для жизни бактерий, и, следовательно, сложные органические вещества, например белок, не разлагаются в болотной воде на составные части.
Консервирующие свойства болотная вода получает и от содержащихся в ней таннинов - соединений растительного происхождения, широко применяемых в качестве дубильных веществ в кожевенной промышленности. Такую способность торфа хорошо демонстрирует недавний факт: в торфяниках Северной Германии были найдены два человеческих тела, удивительно сохранившиеся, хотя погибли они в болотах тысячи лет назад.
Даже простой анализ растительных спор и пыльцы, попавших в болото, может поведать о многом: об изменениях климата и растительного покрова, о давно исчезнувших видах растений. Однако торфяные отложения сохраняют не только вещества органической природы, но и микроскопические осадки тяжелых металлов. Их концентрация в том или ином слое торфяника многое может рассказать о прошлом. Так же красноречив изотопный состав веществ, отложившихся в слоях торфа.
Швейцарский исследователь, сотрудник Бернского университета Вильям Шотик многие годы изучает содержание свинца, скопившегося в слоях торфяного болота, находящегося в горах. Почему ученый выбрал именно свинец? Прежде всего потому, что, в отличие, например, от железа - этого спутника цивилизации, свинец не окисляется, вернее, на нем образуется тончайшая пленка окисла, защищающая остальную массу металла от действия кислорода. К тому же свинец известен человеку уже примерно 6-7 тысяч лет.
Результаты работы ученого точно отражают события, происходившие в истории человеческой цивилизации. Когда исследователь анализирует пробы торфа с больших глубин, современных ледниковому периоду, он находит принесенные ветром пески Сахары, пепел вулканических извержений и свинец, попавший в воздух из-за выветривания горных пород. Но начиная с глубины в два с четвертью метра торфяное болото ведет повествование о деяниях человека во времена голоцена, то есть в послеледниковый период: этот торфяной слой отложился 4000 лет до нашей эры.
Первая серьезная разрушительная атака людей на природу, как уже говорилось, совершена ими еще в неолите, когда ради расчистки площадей под посевы были уничтожены массивы леса. Ландшафт тогда резко изменился, получившие свободу ветры увеличили запыленность атмосферы. Пыль, оседая, приносила на землю (а значит, на болота) и частицы свинца. Во времена, отстоящие от нас на 3-4 тысячи лет, люди начали добывать свинец для своих нужд: для отливки ритуальных фигурок богов, предметов домашнего обихода. Греки, финикийцы, позже - римляне (они делали из свинца и водопроводные трубы) широко использовали свинец. Все это четко отражается в растущей концентрации свинца в торфе. Но начиная с V века нашей эры присутствие его в слоях торфа заметно уменьшается; V век - время распада римской империи, когда были заброшены шахты, добывающие свинец, и печи, плавящие его.
Вновь прибавляется свинцовой пыли в воздухе в XI столетии, когда в центре Европы, в Шварцвальде и Рудных горах, началась шахтная добыча серебра и в воздух попадал спутник драгоценного металла - свинец. Вот пример, иллюстрирующий точность метода: в 1028 году была пущена шахта в 85 километрах от болота, которое изучает швейцарский ученый, и это событие нашло адекватное отражение в свинцовых примесях к торфу.
Повышается доля свинца в торфе и с началом индустриализации в Европе, убедительно отражает она и более поздние события: уже в нашем веке стали применять в автомобильном топливе свинцовые присадки ради борьбы с детонацией. В 1979 году показатели отложения свинца достигли своего максимума, они составили 15,7 миллиграмма на квадратный метр за год. Это в 1570 раз больше, чем природные отложения этого металла, лежащие в торфе на глубинах более трех метров. В наши дни благодаря применению бензина без свинца в атмосфере присутствует лишь стократное его количество по сравнению с природной концентрацией.
