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史书说秦始皇暴政灭国,但从树木年轮看,其实他挺冤的 | 张齐兵
送交者: x-file 2017年12月11日01:47:41 于 [世界游戏论坛] 发送悄悄话


2017-12-10 08:57:50字号:A- A A+来源:SELF格致论道讲坛(ID:SELFtalks)
关键字:年轮历史分析气候记录秦始皇年轮研究树芯

他翻阅高山走进森林,只为寻找那些又老又大的古树,细数年轮的历史痕迹,追寻尘封在大树中的久远故事。在SELF格致论道讲坛(ID:SELFtalks)上,中科院植物研究所研究员张齐兵老师带领我们,走进年轮深处,探寻千年大树的沉睡记忆。

以下内容为张齐兵演讲实录:

大家看我手里拿着一个铁棍、一个木条就上来了,不要着急,听我慢慢道来。我是做树木年轮研究的,小朋友看到这个,已经猜出来我就是干这个活的。虽然我经常跟木头打交道,脑子都变得像木头了,没有什么艺术细胞。但是在这样的场合下,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,我就求助于我们的主办方。主办方的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?但是再细细一想我们的树木年轮,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,说到这儿,非常感谢我们的艺术团队有这么给力的设计,有这么丰富的联想力。

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,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。

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。所以看着这幅图,这幅“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。

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?根据数据里面一多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。

如果没有树木年轮、冰芯、珊瑚这些古气象资料的话,气象站并没有多长的历史,红色的线是气象站的数据,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。

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。这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。我们采回来样本数下来也超过一千年了,非常感叹。

树是2500年的,但我们想找更多,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的举一下手,活到六千岁的呢?

举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。

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。

我们有了古树的材料,但是我们怎么知道它们的年代呢?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”,知道每个年轮是哪一年形成的,是准确的,没有正负误差。

通过这样的工作,我们就能够把一个大树,每个年轮都能给出准确年份来,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?就是这些阳光、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,秦朝衰退的时候。前面的时候树长得好好的,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,那段时间大树都长得不好,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。

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。

这个图上仅仅是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,但是进去之后感觉到水冰冷冰冷的,但是过来以后感觉也挺好的。

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?我们希望了解它,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,分析这两个季风系统是怎么回事。

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,真的是温度控制吗?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。大家看我们的足迹,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,这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,这是大自然之声。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。让我们大家携起手来,爱护大树,保护森林。谢谢!

“SELF格致论道”是中国科学院全力推出的公益讲坛,致力于精英思想的跨界传播,由中国科学院计算机网络信息中心和中国科学院科学传播局联合主办。SELF是 Science, Education, Life, Future的缩写,旨在以“格物致知”的精神探讨科技、教育、生活、未来的发展。SELF尝试打破过去纯粹以“知识传播”为主的科普形式,专注于思想的传播,力图从思想的源头上促进公众参与科学的积极性,打造具有中国科学院特色的、融合创新、科学与人文关怀并存的公益演讲品牌。


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