Rekonstrukce klimatu pomocí dendrochronologie

Slyšeli jste někdy o dendrochronologii? Věděli jste, že díky letokruhům dokáží vědci zjistit nejen stáří nálezu, ale i jaké panovalo klima, ještě když strom rostl? Rekonstrukce klimatu díky starému dřevu - dendrochronologie.

Dendrochronologie je věda, zabývající se určováním stáří daného exempláře. Funguje na principu sestavení časové řady do minulosti. Pro jednoduchost si tuto osu můžeme představit jako dlouhou škálu s letokruhy, z nichž každý je pro daný rok speciální, respektive jejich rozestupy mezi sebou. V praxi se pak na této škále hledá úsek, který odpovídá letokruhům na dřevě. Vědci už sestavili řadu dlouhou několik deseti tisíce let.

Díky starověkým civilizacím (Egypt, Etruskové…) máme sbírky starého dřeva z lodí. Na letokruzích lze rozpoznat, jaká teplota panovala v době vývoje stromu. Tato metoda je založena na principu absolutního datování - zjistíme přesný rok. Dendrochronologie funguje jako přírůstkové datování. To znamená, že každý rok přiroste na určitém objektu část, která je charakteristická pro klima daného roku. Kromě dřeva se mohou k této metodě používat i krápníky v jeskyních, oceánské korály, ledovce nebo jezerní sedimenty.

Často se již na základních školách zjišťuje orientace světových stran podle letokruhů na pařezech. Na sever směrují letokruhy hustěji seřazené, naopak na jih jsou rozestupy mezi kruhy větší. Samotné klima rozhoduje o přírůstku dřeva. Z pravidla platí, že v chladnějších obdobích dřevo přirůstá pomaleji a je více poškozené, méně zdravé a můžou se zde vyskytnout i různé deformace. Samozřejmě rozdílné přírůstky jsou zaznamenány u různých druhů dřeva, Některé dřeviny rostou rychleji (např. topol) než jiné. Avšak tyto odchylky mají na starosti vědci, kteří dokážou kalibrovat modely. Navíc pokud se v určitém období vyskytovali na území jen jisté druhy, může to značit specifické klima, protože některé druhy vyžadují teplejší některé zase chladnější prostředí. Často se využívá i rozborů různých patogenů ve dřevě, které se mohou rozmnožit za určitých klimatických podmínek.

Současné století je pro dendrochronologii nejen dobou analýz, ale i rekonstrukce klimatu a spolupráce se specialisty z různých oborů. Dendrochronologie propojuje lidi se zájmem o historii a kromě jiného nám pomáhá s rekonstrukcí klimatu.

Čtěte také: Koupelna: voda a odpady

Rekonstrukce klimatu v minulosti (předinstrumentální období) je důležitá mj. pro predikci klimatických modelů, protože přináší poznatky o prostorové a časové variabilitě klimatu a jejich příčinách. K rekonstrukci klimatu v obdobích před jeho instrumentálním měřením se využívají data z přírodních archívů - tzv. proxy údaje, z nichž nejčastěji využívané jsou šířky letokruhů stromů. Tým Ulfa Büntgena se snažil rozkrýt možnou spojitost mezi sopečnou činností a podnebím a jejich dopadem na historické společenské události. K tomuto účelu analyzovali vědci dobové záznamy a aktualizované letokruhové chronologie sestavené z letokruhů živých i reliktních stromů z oblastí severní polokoule s vysokou nadmořskou výškou a zeměpisnou šířkou. Tyto stromy mimo jiné vykazují vysokou citlivost na teplotu. Použité chronologie pokrývají celé období našeho letopočtu (od roku 1 do roku 2020). Sopečná činnost je jedním z důležitých klimatotvorných faktorů díky přítomnosti sopečných aerosolů ve stratosféře, které redukují množství sluneční radiace dopadající na zemský povrch.

Podle prof. Büntgena je studie přínosná minimálně v pěti zásadních aspektech:

1. podařilo se vytvořit kontinuální řadu proxy záznamů z letokruhů stromů z devíti regionů USA, Kanady, Skandinávie, rakouských Alp, severní Sibiře a Altaje od počátku našeho letopočtu;
2. rekonstrukce klimatu zahrnující roky 280, 990 a 1020 z období římské říše a raného středověku, které jsou díky absenci vulkanické činnosti spjaty s vrcholným oteplováním, ukazuje, že úroveň oteplování pravděpodobně překračuje oteplování z konce 20. století a první dekády 21. století;
3. variabilita a amplituda letních teplot v prvním tisíciletí byla větší, než se dosud předpokládalo, a nejnižší teplotní anomálie v roce 536 byla začátkem nejchladnějšího desetiletí a zároveň nástupem tzv. pozdní antické malé doby ledové (LALIA);
4. dokazuje, že relativně stálá období s teplými léty byla spojena s prosperitou a společenskou stabilitou v Evropě a Číně a naopak během chladnějších epizod vyvolaných sopečnou aktivitou docházelo ke konfliktům a ekonomickému úpadku;
5. Podle prof. Büntgena článek vyvolá velký zájem odborné veřejnosti z oborů přírodních, společenských a humanitních věd, protože použití paleoklimatických údajů s vysokým rozlišením může pomoci zodpovědět důležité historické otázky.

„Do budoucna generování, interpretace a integrace proxy archívů s vysokým rozlišením může odpovědět např. Ulf Büntgen et al. ‘Prominent role of volcanism in Common Era climate variability and human history.’ Dendrochronologia (2020).

V Československu probudily zájem o studium letokruhů výsledky Američanů (Glock, Studhalter a další) na poli dendroklimatologie. Již ve 30. létech se šířkami letokruhů jako zdrojem dat zabývá astronom A. Bečvář. Roku 1937 publikuje práci o vztahu periodicita sluneční aktivity - klima - letokruhy (4). Po válce se přidává klimatolog S. Hanzlík. Ten změřil desítky letokruhových řad živých stromů, povšiml si shody extrémů klimatických a extrémních prvků na letokruhových řadách a ve svých publikovaných sděleních (5, 38, 39) oba navrhovali metodické přístupy dendrochronologie při studiu klimatických změn. Na potřebu využití dendrochronologie při studiu sluneční aktivity a kolísání podnebí upozornil ještě koncem 50. let ještě astronom L. Křivský (48).

Roku 1955 začíná svou existenci první české pracoviště, soustavně se zabývající dendrochronologií, byť ne jako disciplinou datování dřeva. Ve Výzkumném ústavu lesního hospodářství ve Zbraslavi-Strnadech zakládá dendrochronologickou laboratoř Bohuslav Vinš. Cílem však je výlučně servis lesnímu hospodářství.

Čtěte také: Nízkoenergetické rekonstrukce na veletrhu

Koncem padesátých let převzal významnou iniciativu již vzpomenutý Berndt Becker ve spolupráci s Veronikou Giertzovou-Siebenlistovou. Postupovali docela stejně jako jeho předchůdce Huber s dubem ve středním Německu, středem jejich zájmu však, díky výsledkům Müllerové-Stollové, byla jedle. Roli živých stromů sehrály právě jí zpracované staré lesní porosty. Ty vyplnily zhruba třísetleté období 1640 - 1940. Z toho materiál z Moravskoslezských Beskyd, získaný na velmi starých, tehdy již dožívajících a dnes již dávno neexistujících jedlích z polesí Morávka, měl časové rozpětí 1701 - 1943. Na letokruhovou řadu živých stromů vcelku bez potíží navázaly letokruhové řady četných původních klasicistních a barokních krovů zejména z jižního Německa a posléze i z dalších částí střední Evropy. Následovalo dřevo ze starších a starších staveb a z archeologicky zkoumaných raně středověkých objektů. Roku 1970, kdy autoři zveřejnili podrobnou zprávu (3) o tvorbě „Mitteleuropäische Tannenchronologie“, dosáhl nejstarší její letokruh letopočtu 820. Historický materiál z Československa zcela chyběl. Politické klima nebylo pro mezinárodní vědeckou spolupráci nejpříznivější.

Rychlý rozvoj dendrochronologie v Německu má svou odezvu v Polsku. V Československu jsou 60. léta obdobím aktivity již vzpomenutého B. Vinše a jím založené laboratoře ve VÚLHM ve Zbraslavi-Strnadech. V řadě prací, využívajících letokruhovou analýzu jako základní pracovní metodu, po úvodním metodickém sdělení (98) charakterizuje strukturu a vývoj lesních porostů (99, 101, 111), přírůstové poměry dvou introdukovaných dřevin (127, 128), kvantifikuje přírůstové ztráty lesních porostů způsobené průmyslovými imisemi typu SO2 (102, 103, 104, 106, 108, 109, 113, 114, 119, 123, 124, 125, 126, 131), emisemi továrny na draselná hnojiva (116, 122), přírůstové změny jako odpověď na změnu vodního režimu v lužních lesích (121) a na defoliaci způsobenou mniškou (130). Laboratoř byla postupně vybavována přístroji umožňujícími rychlejší měření a přenos dat (105, 112, 115). Pro dendrochronologii jako datovací disciplinu byly z této doby asi nejvýznamnějším výsledkem laboratoře práce o ekologické a geografické proměnlivosti přírůstu smrku a borovice v českých zemích, založená na rozsáhlém materiálu desítek zkusných ploch a stovek zpracovaných stromů (117, 118). Výsledkem jsou sumární letokruhové řady (vlastně jakési regionální chronologie) smrku pro oblasti: Šumava, Krušné hory, Krkonoše, Jeseníky, Českomoravská vysočina, a borovice pro typicky „borové“ oblasti: Západočeská pahorkatina, Středočeská pahorkatina, Severočeské pískovce, Jihočeská pánev, Polabí, a pro obě dřeviny průměrné letokruhové řady pro celou ČR. Řady jsou bohužel velmi krátké; zahrnují pouze 60-letý časový úsek 1907-1967, takže jako datovací standardy nemají význam. Pro tvorbu budoucích standardních chronologií však práce přinesla řadu důležitých údajů: autor všechny regionální letokruhové řady vzájemně srovnal z hlediska míry jejich vzájemné podobnosti (s pomocí korelačního koeficientu). Tyto údaje byly zhodnoceny později, když pracovní skupina při Botanickém ústavu AVČR začala sestavovat regionální standardy obou dřevin.

První práce se „starým dřevem“ začaly roku 1971, jejími činiteli byli Josef Kyncl (Botanický ústav ČSAV, ekologické odd. v Brně), Tomáš Velímský a Jan Klápště (Archeologický ústav ČSAV v Praze). Tehdy bylo postupně asanováno historické jádro města Mostu, aby ustoupilo rozšiřování povrchové těžby hnědého uhlí. Asanaci předcházel celoplošný záchranný archeologický výzkum. Při něm bylo získáno značné množství dřeva z objektů středověkého stáří. Prvotním úkolem paleobotanické laboratoře bylo druhové určování dřev v nálezu. Významná část dřeva však byla zjevně dobře dendrochronologicky zpracovatelná. Pracoviště nemělo ani základní vybavení pro dendrochronologii, proto byla dřeva zakonzervována a postupně na improvizovaném zařízení měřena. Výsledkem byly letokruhové řady, částečně synchronizované, absolutně však neodatované.

Další dendrochronologická aktivita souvisí s nálezy dřeva při archeologickém výzkumu velkomoravského hradiště v Mikulčicích, a to pilotů mostu, odkrytého v r. 1967 při výzkumu starého koryta Moravy. Tyto vzorky, vesměs dubové, zpracoval Vladimír Židek (Archeologický ústav ČSAV v Brně, 131, 132). Výsledkem byly vzájemně synchronizované letokruhové řady, rovněž absolutně neodatované. Odatovány byly později v devadesátých létech J.

Počátkem 80. let končí ve střední Evropě období tvorby „velkých“ (tj. geograficky rozsáhlých) standardních chronologií. Ty mají svůj smysl v rozsáhlých geomorfologicky a ekologicky homogenních plošinách severního Německa a Polska (chronologie dubu a borovice); na jih od nich, v terénu geomorfologicky i ekologicky složitějším, ukázala praxe potřebu sestavovat datovací standardy pro menší územní jednotky a to i pro jedli. Zdokonalování středoevropské chronologie jedle končí počátkem 80. let a je nahrazeno postupným sestavováním regionálních chronologií. V případě jedle je tento postup vcelku snadný. Její hojná prezence v historických objektech, zejména krovech, metodický pokrok umožněný rozvojem techniky pořizování a zpracování dat a rostoucí aktivita při datování historického materiálu vede k tvorbě plošně i časově husté sítě dat na ploše jejího přirozeného areálu v Německu, Francii, Švýcarsku, severní Itálii, Polsku a v 90. létech i ve Slovinsku a Česku. Zhruba totéž platí i pro dub, borovici a smrk s tou výhradou, že velmi široká ekologická amplituda borovice má za následek vyšší procento nedatovatelných vzorků a menší frekvence výskytu kterékoliv dřeviny v historickém materiálu tvorbu kvalitních standardů zpomaluje. Zpracovány jsou i dlouhé chronologie vysokohorských dřevin (limba, modřín, smrk: 92). Geograficky jemnější standardy umožňují pomocí dendrochronologie řešit i další problém: otázku provenience dřeva (35). Svébytným oborem se stává dendrochronologie uměleckých děl, zejména desek obrazů nizozemských mistrů (46). Díky zpracování subfosilního materiálu se chronologie dubu rychle prodlužuje do minulosti. Letokruhová řada sestavovaná B. Schmidtem (90) překročila r. 1982 rok 2000 př.Kr., souhrnná zpráva evropských pracovišť z r.

Čtěte také: Nové autobusové nádraží v Blansku

Prvním československým dendrochronologem, který začal absolutně datovat historické dřevo, byl Bohuslav Vinš v jeho již zmíněné laboratoři VÚLHM na Zbraslavi, a to ve spolupráci s J. Mukem, J. Škabradou a V. Vařekou. Počínaje rokem 1988 byly postupně odebrány vzorky z krovu bývalého kostela sv. Anny v Praze na Starém Městě, krovu radnice v Táboře, roubeného domu v Lužici a zemědělské usedlosti čp. 161 v Čisté. Letokruhové řady byly absolutně odatovány srovnáním se středoevropskou chronologií jedle Becker-Siebenlist (94, 95). V soustavném datování dřeva však zbraslavská laboratoř nepokračovala. B.

Roku 1985 vzniká dendrochronologické pracoviště v Botanickém ústavu v Průhonicích. Jeho pracovníky jsou Jaroslav Dobrý (do r. 1995), Josef Kyncl (do r. 1999), a později, od r. 1999 i Tomáš Kyncl, Marcela Mácová a Tomáš Tichý. Primární náplní laboratoře byly ekologické aplikace a prvním metodickým záměrem bylo vytvořit laboratoř radiografické denzitometrie dřeva, která by umožnila získávat kromě šířek letokruhů i další data, zejména maximální hustotu dřeva v letokruhu. Metoda byla realizována od roku 1986 (64). Při využití metody radiografické denzitometrie byly zpracovány asi 180- leté letokruhové řady autochthonních horských smrčin Krkonoš odebrané ve výškovém transektu (spolupráce: Constantin Sander a Dieter Eckstein, Univerzita Hamburk) s cílem bližšího poznání a charakterizování změn odpovědi letokruhů na klimatické faktory, způsobených vlivem průmyslových imisí (16, 60, 89). Data z předimisního období zmíněných letokruhových řad byla později využita ke studii o rekonstrukci klimatu (9; vedení resp. spolupráce: Rudolf Brázdil, Pavla Štěpánková, PF MU v Brně).

S využitím téže metody byl studován projev napadení dřeva houbou kořenovníkem vrstevnatým (Heterobasidion annosum) v denzitní struktuře letokruhů smrku (40) a odraz interakce smrk - václavka (Armillaria mellea) v řadách šířek letokruhů (41), v obou případech za vedení resp. spolupráce: Jiří Hřib (Botanický ústav ČSAV) a Alois Černý (Lesnická fakulta VŠZ). S využitím radiografické denzitometrie dřeva byly charakterizovány zvláštnosti denzitního profilu letokruhů u čel. Cupressaceae (18), vliv klimatu na tvar denzitogramu letokruhů borovice lesní a borovice černé na xerotermním stanovišti (56, spolupráce: Hana Blíziková, PF KU), byl charakterizován klimatický signál v letokruhových řadách reliktních borů na hadcích střední Moravy (57; spolupráce: Margarita M. Chernavskaya, Geografický ústav RAN v Moskvě) a byla zpracována studie o reakci denzitní struktury letokruhu r.1912 u stromů z horní hranice lesa na mimořádné meteorologické podmínky roku téhož roku, související s erupcí sopky Katmai na Aljašce; využit byl materiál ze střední Evropy a z Balkánu (65; spolupráce: Jan Munzar, Geografický ústav ČSAV). Mimo běžné metody dendrochronologie byla realizována studie o obsahu kovů v letokruzích smrku z imisemi silně poškozené oblasti v Jizerských horách (63; spolupráce: Jaroslav Jambor, PF UJEP v Brně). Metodou analýzy šířek letokruhů byl řešen problém korunové kompetice borovice lesní a vejmutovky v oblasti Labských pískovců, narušené šířením vejmutovky do původních reliktních borů (83).

Možnost využití techniky radiografické denzitometrie v průhonické laboratoři dřeva vedla k dlouhodobé spolupráci této laboratoře s dendrochronologickou laboratoří University of British Columbia ve Vancouveru, Kanada (1993-1998). V první fázi byla byla zjišťována přítomnost klimatického signálu v letokruhových řadách velmi starých jedinců jedle líbezné, zeravu obrovského a cypřišku nutkajského (Abies amabilis, Thuja plicata, Chamaecyparis nootkatensis) v autochthonních porostech pralesního charakteru vysokohorského stupně North Shore Mountains v přímořském hřebeni Skalistých hor Britské Kolumbie s extrémně oceánským klimatem, a to s kladným výsledkem zejména v případě jedle (20, 21). V další fázi byla na základě letokruhů jedle provedena rekonstrukce klimatu (teploty duben až září) pro období 1770-1990 (17; spolupráce: K. Klinka, B.A. Blackwell). Kromě toho byla vypracována metodika určování roku odumření větví v korunách starých jedinců zeravu (13; L.D. Daniels, M.C.

Od roku 1993 měla průhonická laboratoř k dispozici též systém na automatické měření letokruhů, a to měřící stůl s elektrooptickým zdrojem signálu, od roku 1998 měřící stůl Kutschenreiter s magnetickým zdrojem signálu. Zpracování dat zajišťoval do r. 1994 program Catras (2), v období 1994-2000 systém Arstan a Cofecha (37), poté systém PAST. To umožnilo soustavnou práci při datování historického a archeologického dřeva a při sestavování standardních chronologií. Z pracovníků laboratoře se této činnosti věnovali Josef Kyncl a po nástupu r.1999 Tomáš Kyncl. Jako datovací standard zpočátku sloužila již vzpomenutá Středoevropská chronologie jedle (3). Ukázalo se, že je velmi dobře použitelná zejména v Čechách, ale u kvalitnějších vzorků v celé ČR. Práce započala odatováním již dříve odebraného a změřeného materiálu z Mostu. Tak byla získána až 25-násobně proložená sumární řada jedle 1131-1364 (50, 67). Následoval materiál z řady historických objektů, zahrnující i další dřeviny, zpracovávaný vždy ve spolupráci s odborníky oboru památkové péče, některé z nich byly předmětem sdělení v odborném tisku (1, 6, 49, 54, 55, 69, 70, 75, 80, 81, 85, 132, 135) vedle sdělení metodického charakteru (7, 52, 66, 87, 93). Nejhustší sítě zpracovaného historického materiálu bylo dosaženo na Českokrumlovsku a v Telči a jeho širším okolí. Dendrochronologie těchto oblastí byla předmětem samostatných sdělení (8, 73, 76, 77). R. 1997 již byl vytvořen základ standardní chronologie jedle České republiky 1131-1997, nejbohatěji proložený v gotickém a barokním období. Jeho nejmladší část tvořily chronologie živých stromů 1825-1997, z nichž ty nejstarší pocházely z Národního parku Podyjí. Rostoucí hustota zpracovaných vzorků na území ČR umožnila postupně sestavovat i regionální chronologie jedle, smrku a borovice pro menší územní celky. Z nich regionální chronologie jedle sušší a teplejší oblasti jižní Moravy se později stala objektem dendroklimatologického výzkumu, a to rekonstrukce srážek za posledních 700 let. Srovnání chronologie jedle Morava s jinými regionálními chronologiemi jedle ve střední Evropě ukázalo, že nejvyšší telekonekci vykazuje vůči chronologii jedle pro Slovinsko (138).

Přesný výčet zpracovaných objektů a výsledky datování jejich dřevěných konstrukcí jsou v rámci 1- nebo 2-letých období pravidelně publikovány ve zvláštní příloze časopisu Zprávy památkové péče (53, 61, 62, 71), kromě dalších souhrnných zpráv o činnosti laboratoře (68, 72, 78) a aktualit různého druhu (51, 52, 66, 93). Ke konci roku 2000 byl stav standardních chronologií ČR a menších regionů v ČR následující (uvádím vždy letopočet nejstaršího letokruhu souvislé řady, končící ve 20., výjimečně v 19. stol.):

• jedle-ČR 1130
• jedle-Čechy 1131
• jedle-Sev.Čechy 1491
• jedle-Českokrumlovsko 1284
• jedle-Telečsko 1346
• jedle-Morava 1130
• jedle-SZ Morava 1672
• jedle-Haná 1428
• jedle-Brněnsko 1543
• smrk-ČR 1279
• smrk-Čechy 1279
• smrk-Záp. Čechy 1537
• smrk-Telečsko 1409
• smrk-Morava 1333
• smrk-Svitavsko 1507
• borovice-ČR 1183
• borovice-Čechy 1183
• borovice-Praha 1183
• borovice-Boleslavsko 1641
• borovice-Morava 1464
• dub-ČR 975

Kromě historického a archeologického materiálu dřeva se průhonická laboratoř podílela na dendrochronologickém zpracování několika subfosilních kmenů dubu z fluvigenních sedimentů Labe (59, 82), spolupráce: E. Růžičková a A. Zeman (Geologický ústav ČSAV), H.H. Leuschner (Univerzita Göttingen).

Velmi významné pracoviště, dendrochronologická laboratoř při Archeologickém ústavu AV ČR v Brně, lokalizovaná v Mikulčicích, ...

tags: #rekonstrukce #klimatu #dendrochronologie

Oblíbené příspěvky:

• Modernizace svozu odpadu v Opavě
• Efektivní třídění v Kojeticích
• Využití skla v ČR
• Znečištění oleje: Jak ho omezit?
• Vlastnosti a využití ekologických sendvičových panelů