Co mówią słoje

W 1940 r. oksfordzkie ­Ashmolean Museum otrzymało niezwykły dar: Mesjasza. „Pomazańcem” były skrzypce wykonane przez Antonia Stradivariego z Cremony (1644–1737), bodaj najsłynniejszego lutnika w historii. Dziś wycenia się je na 20 mln dolarów. Długo jednak ciągnęły się za nimi wątpliwości dotyczące pochodzenia. Jean-Baptiste Vuillaume (1798–1875), w którego rękach przez jakiś czas się znajdowały, sam będąc utalentowanym lutnikiem, znany był bowiem również z tego, że wykonywał znakomite kopie powstałych w innych warsztatach instrumentów. Czy Mesjasz mógłby być jedną z nich?

W rozwiązaniu tych wątpliwości pomogła dendrochronologia – metoda datowania polegająca na analizie rocznych przyrostów (słojów) drzew. Ostatecznie w 2016 r. Peter Ratcliff, wykorzystując dużą dendrochronologiczną bazę danych instrumentów wykonanych we Włoszech, wykazał, że autentyczność Mesjasza nie podlega dyskusji. Słoje układają się w nim na tyle podobnie do innych skrzypiec Stradivariego, że najpewniej powstały z tego samego drzewa.

Taki mamy klimat

„Jej kora składa się też z wielu warstw, jak u cebuli ogrodowej: zawsze bowiem ma jakąś warstwę pod tą, która jest widoczna, i z nich składa się cała kora” – pisał o jodle jeden z uczniów Arystotelesa, Teofrast. Te pochodzące z przełomu IV i III w. p.n.e. słowa (z dzieła „Badania nad roślinami”, tłum. Jerzy Schnayder) są najstarszym znanym nam świadectwem wiedzy o istnieniu słojów drzew. Nic nie wskazuje jednak na to, że grecki filozof zdawał sobie sprawę, skąd się słoje biorą. Nie wiemy dokładnie, ile musieliśmy czekać na to odkrycie. Możemy jedynie wskazać, że pierwszą osobą, która wyraźnie pisze o tym, że słoje przyrastały rocznie, a ich grubość stanowiła wypadkową opadów deszczu, był niemal 2 tysiące lat później Leonardo da Vinci.

Naukowe badania tego zjawiska zaczęły się w XVIII w., a już na początku XIX w. uświadomiono sobie, że analiza słojów drzew może nam pomóc w rekonstrukcji dawnego klimatu. W zależności bowiem od warunków środowiskowych, w których z roku na rok rosło drzewo, jego słoje tworzą sekwencje o zróżnicowanej grubości i gęstości. Kiedy pogoda jest sprzyjająca, roczne przyrosty są szersze, gdy jest dla danego gatunku gorsza – węższe. Oczywiście na pojedyncze drzewo mogą wpływać również inne czynniki, choćby szkodniki czy choroby, ale połączenie pomiarów próbek wielu drzew daje świetny obraz sezonowej pogody, a więc i wahań klimatu w danym regionie.

Wielki przełom w historii dendrochronologii nastąpił w latach 20. XX w., a dokonał go niespodziewanie amerykański astronom A.E. Douglass (zresztą twórca terminu „dendrochronologia” i pierwszy profesor w tej dziedzinie). Douglass interesował się aktywnością Słońca i plamami na jego powierzchni. Wykoncypował sobie, że skoro aktywność naszej gwiazdy wpływa na wahania klimatu, te zaś zaobserwować można w drewnie, to na podstawie badań rocznych przyrostów będzie można coś powiedzieć o zmianach zachowania Słońca. Ten projekt badawczy się wprawdzie nie udał, ale prace Douglassa doprowadziły m.in. do narodzin dendroarcheologii.

Douglass i jego współpracownicy uświadomili sobie bowiem, że można badać nie tylko drzewa żyjące lub ścięte niedawno, ale również te pochodzące z budowli historycznych, a w dalszej kolejności z archeologicznych wykopalisk. W ten sposób, zestawiając ze sobą próbki z różnych źródeł, zaczęto tworzyć dendrochronologiczne sekwencje przyrostu słojów w danym regionie. Dziś najdłuższe z nich ciągną się nieprzerwanie kilkanaście tysięcy lat wstecz – umożliwiły one badania, które znacznie wzbogaciły naszą wiedzę o życiu w minionych epokach i panujących wówczas warunkach.

Jak zbudować wieżę

Zakrojone na szeroką skalę w Europie Środkowej projekty budowy dróg i autostrad w pierwszej dekadzie XXI w. przyniosły wymierne korzyści również archeologii. Zalewanie asfaltem nowych szlaków komunikacyjnych poprzedzały bowiem badania, które skutkowały wieloma ciekawymi odkryciami, a studentom dały możliwość szlifowania fachu. W 2018 r. w czasie jednego z takich projektów badawczych w Czechach, w Ostrovie nieopodal Pardubic, archeolodzy trafili na pozostałości wzniesionej z dębowych belek studni.

Fragmenty naczyń znalezionych w pobliżu wskazały na obecność ludności kultury ceramiki wstęgowej rytej, czyli pionierów, którzy m.in. na tereny Czech i Polski przynieśli neolityczną rewolucję – uprawę roślin i hodowlę zwierząt. Studnia musiała więc być jedną z najstarszych tutejszych konstrukcji. Jak starą? Precyzyjną odpowiedź przyniosły analizy dendrochronologiczne. Okazało się, że ostatnie drzewa przeznaczone na budowę cembrowiny studni zostały ścięte na przełomie 5256/55 r. p.n.e. Znane są oczywiście starsze drewniane przedmioty, ale studnia ta pozostaje najstarszą datowaną dendrochronologicznie konstrukcją.

Dendrochronologia pozwala jednak nie tylko na przesuwanie granic naszego poznania coraz dalej w przeszłość. Dzieje rozbicia dzielnicowego w Polsce to okres ciągłego dzielenia (rzadziej łączenia) coraz mniejszych, w dużej mierze ­niezależnych od siebie księstw. Jeden z takich epizodów miał miejsce na początku XIV w. na Śląsku, po śmierci księcia jaworsko-świdnickiego, Bolka I Surowego. W 1312 r. dzielnicę jaworską przejmuje jeden z jego synów – Henryk. Wkrótce rozpoczyna w Siedlęcinie budowę otoczonej murem i fosą kamiennej wieży mieszkalnej – jednej z największych w Europie.

Toruńscy i krakowscy naukowcy (m.in. Aleksander Konieczny i Przemysław ­Nocuń) zbadali dendrochronologicznie elementy konstrukcyjne stropów kolejnych kondygnacji budowli. Dzięki dużej liczbie pobranych próbek bardzo szczegółowo udało im się odtworzyć poszczególne etapy budowy, a potem różnych remontów i przebudowy wieży. Z ich analiz wynika, że tempo prac było imponujące – ludzie księcia Henryka najprawdopodobniej uwinęli się z budową całej wieży w trzy lata, w co trudno było uwierzyć niektórym historykom i archeologom.

Import-eksport-spedycja

W połowie I w. n.e. pewien nieznany z nazwiska bogacz, właściciel posiadłości położonej na przedmieściach Rzymu w pobliżu dzisiejszej bazyliki św. Jana na Lateranie, postanowił wznieść na jej terenie portyk. Do zaszalowania wkopów fundamentowych potrzeba było desek i słupków. W celu ich zakupu któryś z pracowników udał się zapewne na targ położony nad Tybrem na południe od Wzgórza Awentyńskiego, gdzie – jak wiemy z przekazu m.in. Tytusa Liwiusza – przynajmniej od końca III w. p.n.e. znajdowały się siedziby i magazyny rzymskich handlarzy drewnem.

Najczęściej w przeszłości ścięte drzewa nie przemierzały zbyt dużych dystansów. Ale zapotrzebowanie na drewno – zarówno budowlane, jak i na opał – w Rzymie i całej Italii było tak duże, że prawdopodobnie jeszcze przed końcem I w. p.n.e. znaczne połacie Półwyspu Apenińskiego były już wylesione. Rzymianie zaczęli więc na potęgę importować drewno z innych zakątków Imperium – najpierw z Sardynii, a potem z północnej Afryki. Z zapisków Pliniusza Starszego wiemy, że bogate w cenione przez Rzymian drzewa sandałowe lasy dzisiejszej Algierii przetrzebiono już w I w. n.e., więc kupcy musieli zwrócić się w stronę położonych dalej na zachód lasów Maroka. Równie rozchwytywane – nie tylko zresztą przez Rzymian – było drewno cedrowe. Aby zapobiec zupełnej wycince cedrów w dzisiejszym Libanie, cesarz Hadrian objął część tamtejszych lasów cesarską ochroną, odgradzając je pokrytymi inskrypcjami kamieniami.

Czy możemy jednak powiedzieć, skąd konkretnie pochodziło drewno wykorzystane przy budowie wspomnianego wyżej portyku? Odpowiedź przyniosły analizy dendrochronologiczne. Zespół Mauro Bernabeiego z włoskiego Instytutu Bioekonomii ustalił, że przetransportowano je z gór Jury na pograniczu dzisiejszych Francji i Szwajcarii lub z terenów położonych nawet bardziej na północ, z pogranicza Francji i Niemiec. Stamtąd najpewniej zostały spławione rzekami do portów morskich i dalej przez Ostię dotarły do Rzymu.

Do stolicy Imperium sprowadzano towary i surowce z najdalszych zakątków znanego świata – historyków nie zdziwiło zatem, że mogło tam trafić drewno dębowe z terenów położonych nawet 1000 km w linii prostej od Rzymu. Posiadamy także dowody na dalekobieżny transport drewna do innych regionów Imperium. Badania Ronalda M. Vissera w holenderskim Deventer pokazują np., że do konstrukcji drogi wybudowanej (lub jedynie remontowanej) z okazji wizyty wspomnianego już cesarza Hadriana nad Dolnym Renem wykorzystano drewno z drzew ściętych w pobliżu miast Xanten i Venlo, oddalonych o ok. 100 km. Warto dodać, że w późnym średniowieczu i nowożytności cennym źródłem drewna budowlanego były tereny I Rzeczypospolitej, skąd materiał ten trafiał m.in. do Szkocji.

Blizny w drzewach

W 2018 r. w samej tylko Kalifornii zarejestrowano ponad 8,5 tys. pożarów lasów, które strawiły niemal 8 tys. km kwadratowych terenów zielonych. Statystyki z ostatnich 40 lat wyraźnie pokazują, że takich zdarzeń jest coraz więcej, a sezon pożarowy się wydłuża. Naukowcy zastanawiają się, czy jest to skutkiem wyłącznie globalnego ocieplenia, czy też inne czynniki, takie jak gospodarka leśna, także mają wpływ na trend wzrostowy. Okazuje się, że dendrochronologia może być pomocna także w tym przypadku.

Pożary lasów kojarzą nam się z totalną destrukcją, która zostawia po sobie wypalone zgliszcza. W niektórych lasach naturalne pożary nie sieją takiego spustoszenia – wypalają przede wszystkim ściółkę i nie sięgają koron drzew. Taki rodzaj pożarów może jednak pozostawiać na dojrzałych drzewach blizny, które wyraźnie widoczne są w próbkach. Valerie Trouet, autorka książki „Tree story. The history of the world written in rings”, pisze np., że jej osobisty rekord to trzystuletnie drzewo (ścięte w 1854), w próbce którego zarejestrowała aż 33 blizny pożarowe. Ogień „ranił” je średnio co 10 lat.

Aby jednak powiedzieć coś o wzorcach pożarów i czynnikach, które mogły na nie wpływać, potrzebny jest duży i reprezentatywny zbiór danych. Dzięki współpracy z zespołem Alana Taylora z Penn State University, Trouet udało się zgromadzić niemal 2 tys. próbek z rejonu Sierra Nevada, zawierających prawie 20 tys. blizn pożarowych, obejmujących ostatnie 400 lat. Analiza zebranych danych doprowadziła do mało zaskakującego wniosku, że liczba pożarów wzrastała w okresach suszy. Lecz odkryto także trzy wyraźne zmiany w trendach kalifornijskich pożarów, które można datować mniej więcej na lata 1776, 1865 i 1904. Ku zaskoczeniu badaczy, żadna z rekonstrukcji przeszłego klimatu dla tego regionu nie była w stanie wyjaśnić tych zmian. Co je wywołało?

Zagadkę roku 1904 rozwiązano jako pierwszą. Ta zmiana w częstotliwości pożarów zbiega się bowiem z powołaniem (dokładnie 1 lutego 1905 r.) Służby Leśnej (US Forest Service) przez prezydenta Theodore’a Roosevelta. Jednym z jej głównych zadań było tłumienie pożarów. Dość łatwo udało się także wyjaśnić spadek intensywności pożarów po ok. 1865 r. Ta data nieźle korelowała bowiem z początkiem gorączki złota, gdy do Kalifornii napłynęły setki tysięcy ludzi, a wraz z nimi stada owiec, które skubiąc trawę, ograniczały ilość „paliwa” w leśnej ściółce. Czy zwrot w okolicach 1776 r. też mógł wynikać ze zmian aktywności ludzkiej?

Rok 1776 w historii Stanów Zjednoczonych jest oczywiście kluczowy. To wówczas, 4 lipca podpisano przecież Deklarację Niepodległości. Ale wydarzenie to nie miało żadnego wpływu na ówczesną Kalifornię. Jak się jednak okazuje, ledwie kilka lat wcześniej – w 1769 r. – franciszkanie zaczęli tworzyć tam swoje misje, wraz ze Słowem Bożym przynosząc rdzennym mieszkańcom choroby. Te zaś zdziesiątkowały populację, której przedstawiciele stosowali wcześniej wyrafinowane praktyki wypalania lasu, dzięki którym rzadziej dochodziło do dużych, naturalnych pożarów. Gdy tych praktyk zabrakło, liczba i intensywność pożarów wzrosła.

Świadectwo upadku

Biblijna historia upadku człowieka nierozerwalnie wiąże się z drzewem – badania dendrochronologiczne mogą nam zaś powiedzieć coś o zmierzchu archeologicznych kultur.

Studium tysięcy próbek drewna pozyskanych z domostw zamieszkałych przez ludność amerykańskiej kultury Pueblo jasno pokazuje jej wzloty i upadki. Aktywność budowlana, a więc wykorzystanie drewna, świetnie koreluje z kolejnymi fazami tej istniejącej między ok. 500 a ok. 1300 rokiem kultury okupującej teren tzw. Four Corners – styku amerykańskich stanów Utah, Colorado, Nowy Meksyk i Arizona. Samo w sobie nie jest to zaskakujące. Zespół Martena Scheffera z Uniwersytetu w Wageningen wgryzł się w pobrane próbki głębiej. Naukowcy zauważyli, że wzorzec aktywności drwali w ostatniej fazie istnienia kultury ­Pueblo znacznie różnił się od poprzednich. W tym okresie mieszkańcy doświadczyli także suszy, a w społeczności zanotowano wzrost przemocy. Inny wzorzec wahań rocznej liczby ścinanych drzew, a więc i aktywności budowlanej, wskazuje, że ludność Pueblo miała problemy z dostosowaniem się do tempa zachodzących zmian, a to jest niemal nieuchronnym zwiastunem upadku. Właśnie taki los spotkał Pueblo. Nie będąc w stanie sprostać niekorzystnym zmianom (głównie klimatu, być może również erozji gleby czy presji innych grup ludzkich), porzucili oni swoje dotychczasowe siedziby i wyemigrowali na południe.

Obecnie w dendrochronologii rozwijane są także nowe metody analizy. Jedna z nich polega na mierzeniu stosunku izotopów tlenu w poszczególnych pierścieniach. Dzięki niej możemy nie tylko jeszcze dokładniej rekonstruować przeszły klimat, ale – co ważniejsze – uwzględnić w badaniach gatunki drzew, które trudno było badać tradycyjnie (np. ze względu na małe zróżnicowanie pierścieni), a także materiał pochodzący z młodych drzewek (które nie zdążyły wytworzyć zbyt wielu słojów). Metoda ta została wykorzystana m.in. do datowania najstarszego nadal stojącego budynku na terenie Walii, znanego jako Llwyn Celyn. Okazało się, że najstarsze części domu pochodzą z ok. 1420 r., co zaskoczyło specjalistów. Na podstawie stylu budowli szacowali, że wzniesiono ją kilkadziesiąt lat później.

O zaletach dendrochronologii być może najwięcej mówi to, że to właśnie jej używa się, ze względu na gwarantowaną precyzję, do kalibrowania innej popularnej metody datowania – radiowęglowej.©