GDK: 561.2: 945.9 Dendrokronološki markerji1 Dendrochronological Markers Tom LEVANIČ* Izvleček: Levanič, T.: Dendrokronološki markerji. Gozdarski vestnik, št. 2/2001 . V slovenščini , s povzetkom v angleščini , cit. lit. 10. Prevod v angleščino: Tom Levanič. Obravnavani so različni vplivi, ki jih ima okolje na debelinski prirastek drevesa, in osnovna terminologija, ki jo dendroe- kologi uporabljajo za opis in ovrednotenje dogodkov v branikah. Poudarek je na možnosti uporabe značilnega anatomskega odziva kambij eve cone na poškodovanje. Posledica je barierna cona, ki jo je mogoče uporabiti kot dendrokronološki marker. Barierno cono se da datirati, to pa je osnova za primerjalno študijo debelinskega prirastka pred in po poškodovanju. Ključne besede: debelinski prirastek, vpliv okolja,dendrokronologija, anatomija lesa, terminologija, definicija pojma, znači lno leto. Abstract: Levanič, T.: Dendrochronological Markers. Gozdarski vestnik, No. 2/2001. ln Slovene with a summary in English, lit. quo t. 1 O. Translated into English by Tom Levanič . Described here are the influences of the environment that affects a tree ring formation; terminology, which is used by dendroecologists for describing events in tree rings are also explained. Special emphasis is given to describe the wounds as possible dendrochronological markers. This is based on a fact that every wound leaves traces on a tree ring. A dated wound is a base for evaluating radial increment before and after wounding. Key words: radial increment, environmental influence, dendrochronology, wood anatomy, terminology, terms definiton, pointer year. 1 UVOD INTRODUCTION Dendrokronologija je veda, ki preučuje širine branik, z namenom izluščiti iz njih karseda veliko informacij o rasti drevesa, o motnjah v rasti in o vplivu različnih zunanjih dejavnikov na rast drevesa. V tem smislu lahko drevo prikažemo kot neke vrste trajen pomniln ik, kamor se z letno ločljivostjo shranjujejo dogodki, ki so vplivali na rast drevesa. Izmed številnih dogodkov (slika 1 ), ki vplivajo na rast drevesa, so različne poškodbe kambijeve cone zanimive predvsem zato, ker se pojavljajo izredno in jih zaradi tega lahko interpretiramo v smislu dendrokronoloških markerjev. V pričujočem prispevku obravnavamo: - identifikacijo dendrokronoloških markerjev, -ločevanje dendrokronoloških markerjev po načinu nastanka, -osnovno terminologijo in definicije s tega področja ter - interpretacijo in datacijo pojavov v branikah. 2 TERMINOLOGIJA IN DEFINICIJE 2 TERMINOLOGY AND DEFINITIONS Dendrokronolog prvenstveno preui§uje debelinsko rast drevesa. Nanjo vplivajo številni dejavniki' okolja, ki so lahko v določenih letih izjemni. Izjem- nost določenega leta se vizualno odraža v specifičn i širini ali izgledu branike, zaradi česar se količinsko in kakovostno razlikuje od sosednjih branik. Takšne branike zaradi posebnega izgleda v splošnem imenujemo dendro- kronološki markerji . Po definiciji je to branika, ki po vizualnih, količinskih, anatomskih ali kakšnih drugih značilnostih jasno odstopa od sosednjih branik. Dendrokronološki marke~i imajo v dendrokronologiji posebno mesto, saj znatno olajšajo sinhronizacijo in datacijo dendrokronoloških krivulj. Z vidika statistične analize dendrokronoloških podatkov je potrebno GozdV 59 (2001) 2 * doc. dr. T. L., univ. dipl. inž. gozd., Gozdarski inštitut Slove- nije, Večna pot 2, 1000 Ljubljana, SLO, tom.levanic@gozdis.si 1 Prispevek je bil predstavljen na posvetovanju Vpliv mehanskih poškodovanj na rast drevesa in kakovost lesa, 23. 11. 2000 v Lju- bljani 95 Mesto odvzema Konkurenca Genetska zasnova Rastišče Slika 1: Najpomembnejši dejav- niki, ki vplivajo na debelinski pri- rastek drevesa Figure 1: Most important factors that influence the tree-ring width 96 Levan1č . T. : Dendrokronološki markerJI Klima Sampling location along the stem Gospoda rje nje z gozdom Competition Onesnaževanje okolja Gene tie differences Site Climate Forest management Environmental pollution poudariti, da gre pri ovrednotenju dendrokronoloških markerjev za analizo nesklenjenih časovnih vrst (SCHWEINGRUBER 1993), zato pri analizi ne moremo uporabljati metod za analizo časovnih vrst, ampak največkrat upo- rabimo kar klasične parametrične in neparametrične statistične metode. Po načinu nastanka delimo dendrokronološke markerje v grobem v dve skupini: v prvi skupini so tisti markerji, ki nastanejo kot posledica delovanja zunanjih dejavnikov okolja na drevo, v drugo pa sodijo tisti, ki so posledica delovanja človeka v gozdnem okolju. Marsikdaj delitev v ostro ločene skupine ni možna; tako na primer ne moremo vedeti, ali je požar povzročila strela ali človeška neprevidnost, saj je posledica v braniki enaka. Nadalje delimo dendrokronološke markerje na tiste, ki so vezani na prirasten odziv enega drevesa, in na tiste, kjer se na isti dražljaj iz okolja sočasno odzove več dreves. V prvem primeru gre za dogodke, ki so povezani z enim samim drevesom v sestoju, na primer udar strele ali poškodba drevesa z gozdarsko mehanizacijo. V drugem primeru pa gre za kazalce, ki so večinoma okoljsko pogojeni, na primer suša, drsenje tal, velikoprostorski napadi škodljivcev ali propadanje gozda. 2.1 Kazalci, vezani na eno drevo 2.1 Terms related to a single tree-ring sample Termina kazalno leto in nenadna sprememba rasti se nanašata predvsem na optično zaznavo nenavadnih pojavnih oblik branike ali njene anatomske zgradbe. Termin kazalno leto (an. event year) se nanaša na branika, ki po svojem izgledu odstopa od branik pred njo in za njo (SCHWEINGRUBER et al. 1990). Pri opisu kazalnega leta gre za povsem kakovostno oceno vizualnega izgleda branike (bolj/manj temen kasni les, ožja/širša branika, več/manj tra hej. travmatski smolni kanali prisotni/odsotni, kompresijski ali reakcijski les prisoten/ odsoten, poškodba kambija prisotna/odsotna ... -glej npr. sliko 2). V novejšem času se kakovostnemu opisu izgleda branike pridružuje tudi količinski opis, kjer določen pojav natančno izmerimo, ponavadi s pomočjo programov za avtomatsko analizo slike. Tako lahko izmerimo velikost, število in porazdelitev trahej v braniki (VAGANOV 1990, SASS 1993), širino ranega/kasnega lesa, gostoten profil branike, število smolnih kanalov v braniki (WIMMER 1 GRABNER 1997, LEVANIČ 1999), velikost travmatskih smolnih kanalov ipd. Termin nenadna sprememba rasti (an. abrupt growth change) se nanaša na potek priraščanja v določenem obdobju (slika 3). Gre za kakovostno in koli činsko oceno rasti v določenem obdobju. O nenadni spremembi rasti govorimo takrat, ko začne drevo nenadoma bolje/slabše rasti kot prej. Po definiciji lahko govorimo o nenadni spremembi rasti, ko je povprečna širina štirih GozdV 59 (2001) 2 Levanič , T.: Dendrokronološki markerji 100 ..: 80 o .s 'ti 60 (IJ n:: ...: ·;:: 40 c. .o Q) o 20 o o 5 10 15 čas 1 Time zaporednih branik za 40 % ožja oz. za 160 % širša v primerjavi s povprečjem predhodnih štirih branik (SCHWEINGRUBER et al. 1990) (grafikon 1). 2.2 Kazalci, vezani na skupino dreves 2.2 Terms related to a group of cross-dated tree-ring sequences Kazalca značilno leto (an. painter year) in značiln i interval (an. painter interval) sta vezana na skladen odziv večje skupine dreves na nek dražljaj iz okolice (grafikon 2). Odziv dreves je lahko pozitiven ali negativen, v prvem primeru govorimo o pozitivnem značilnem letu, v drugem pa o negativnem značilnem letu. Dražljaj, ki povzroči pojav značilnega leta, je lahko klimatskega izvora, lahko pa je tudi skupen vsem drevesom, ki ležijo ob neki vlaki in imajo zaradi spravila poškodovana debla in korenine. Po definiciji je značilno tisto leto, ko 80 % od najmanj 13 dreves reagira s povečanjem ali zmanjšanjem debelinskega prirastka v primerjavi s predhodnim letom (SCHWEINGRUBER et al. 1990). Po potrebi lahko kriterij 80 % zvišamo na 90 ali 1 OO %. Značilni interval je zaporedje več značiln ih let. O značilnem intervalu govorimo takrat, ko je sestavljen iz najmanj 4 zaporednih značilnih let. Pojavlja se zelo redko, a je ravno zaradi tega izjemno dobro orodje za datiranje in sinhroniziranje; tako je na primer pri jel ki v Sloveniji sekvenca let od 1959 do 1962 značiln i interval. 3 DENDROKRONOLOŠKI MARKERJI 3 DENDROCHRONOLOGICAL MARKERS Pri makroskopskem opazovanju lesa se dostikrat srečamo s posebnostmi branik, ki so posledica različnih biotskih, abiotskih in antropogenih dejavni- kov na rast drevesa. Te pojave lahko kakovostno in količinsko ovrednotimo. Za dendrokronološko analizo najpomembnejši dendrokronološki markerji so zbrani v preglednici 1 (SCHWEINGRUBER et al. 1990, KAENNEL 1 SCHWEINGRUBER 1995). 3.1 Dendrokronološki markerji, ki so posledica poškodb kambijeve cone 3.1 Dendrochronological markers, a consequence of cambium zone damage Odziv kambijeve cone na poškodovanja je kompleksen prostorski in časovni proces nastajanja zaščitnih tkiv in regeneracije sistema sekundar- GozdV 59 (2001) 2 20 25 Grafikon 1: Shematski prikaz nenadne pozitivne spremembe v rasti - širina branik je posko- čila za več kot160 %, hkrati pa je sprememba daljša od štirih let; prirastek je prešel na novo raven Graph 1: Schemantic representa- tion of the abrupt growth change - tree-ring width had increased for more than 160 % and the duration of the change had /asted over4 years 1920 1930 1940 Grafikon 2: Shematski prikaz značilnega leta (puščica gor, dol) in značilnega intervala - podpisa (vodoravna puščica) Gra ph 2: Schematic representa- tion of the painter year (arrow up, down) and painter interval- sig- nature (horizontal arrow) 97 Preglednica 1: Najpomembnejše posebnosti v bra nikah, ki se lahko uporabljajo kot dendrokro- nološki markerji Table 1: The most significant events in tree-rings which can be used as dendrochronological markers Slika 2: Smol ni žep pri smreki kot posledica ranitve (zgoraj), bari- ema cona in poranitveni les pri bukovini (spodaj); poškodbo se da datirati in ugotoviti, kdaj je nastala (vzorec smrekovine - arhiv oddelka za gozdno tehniko G IS, vzorec bukovine- ksilotom- ska zbirka Katedre za tehnologijo lesa) Figure 2: A resin pocket in the spruce is a result of wounding (upper picture), barrier zone and wound wood occure after wound- ing in the beech - both events could be da ted and thus a year of wounding could be established 98 Levanič, T.: Dendrokronološki markerji lglavci Li stavci Coniferous trees Broadleaved trees smolni kanali reakcijske cone resin ducts reaction zones smolni žepi gumozni depoziti resin pockets gum ducts gum deposits travmatski smolni kanali tenzijski les traumatic re sin ducts tension wood kompresijski les "kino vein" compression wood kalusno tkivo, mrazne branike, netipičen rani in kasni les, nihanje gostote lesa v braniki , branike z neizrazitim kasnim lesom ("light rings"), branike z izrazitim kasnim lesom ("dark rings") cal/us tissue, frost rings, atypical early- and latewood, density fluctuations, light rings, dark rings nega vaskularnega kambija (OVEN 1999). Z vidika dendrokronološke analize je pomembno predvsem dejstvo, da pride po poškodovanju kambijeve cone do pojava barierne cone (stene 4 po modelu GODIT), ki ostane jasno vidna tudi potem, ko drevo poškodbo že preraste (SHIGO 1991 ). Branika, v kateri je barierna cona, je tako v smislu definicije pravi dendrokronološki marker, ki omogoča natančno datacijo nastanka poškodbe. Na osnovi pozicije barierne cone znotraj branike se da celo sklepati, v katerem letnem času je nastala poškodba (SHIGO 1991, OVEN 1999). Barierna cona iglavcev je drugačna kot pri listavcih. Pri iglavcih barierno cono najpogosteje sestavljajo jasno vidni travmatski smol ni kanali , ki se lahko združijo v smolne žepe (OVEN 1999) (slika 2). Pri listavcih je barierna cona ponavadi sestavljena iz več deset celic debele plasti s polifenoli zapolnjenih parenhimskih celic. Odvisno od drevesne vrste je možen tudi pojav suberinske plasti, travmatskih kanalov gume, pigmentov in fenolov (OVEN 1999). GozdV 59 (2001) 2 Levan1č, T.: Dendrokronološki markerji Za dendrokronološko rabo je na vizualni ravni (tj. pod binokularno lupo) bolj od anatomskih lastnosti poranitvenega lesa pomembno to, da je barierna cona jasno vidna in da je zaradi tega mogoče datirati leto nastanka poškodbe. 4 DATIRANJE POŠKODB IN INTERPRETACIJA REZULTATOV 4 DATING OF THE WOUNDS AND INTERPRETATION OF THE RESULTS Pri preučevanju poškodb, ki so nastale zaradi antropogenega dejavnika, je pomembno, da najprej izločimo skupne dejavnike (v smislu Cookovega modela) (COOK 1985), ki so vplivali na rast dreves v preučevanem obdobju in v bližini preučevane ploskve. V ta namen izberemo 10-15 referenčnih dreves, ki so primerno oddaljena od naše raziskovalne ploskve, ki niso bila pod vplivom preučevanega dejavnika (npr. spravila lesa) in ki se po zunanjem izgledu ne razlikujejo bistveno od dreves, ki so jedro problema. Na osnovi meritev letnih prirastkov referenčnih dreves izdelamo referen- čno krivuljo, ki bo služila primerjavi individualnih rastnih vzorcev dreves v prizadetem območju. Sledi vzorčenje prizadetih dreves oz. dreves, ki ležijo ob vlaki. Obseg vzorčenja teh dreves je odvisen od vzorčnega načrta, smiselno pa je, da vzamemo vsaj dva izvrtka, enega na "prizadeti" in drugega na "neprizadeti" strani. Pri merjenju je koristno, da posebne značilnosti branik markira mo in opombe shranimo skupaj s podatki. V naslednjem koraku sledi primerjava referenčne kronologije s posa- meznimi vzorčenimi drevesi. Tako ločimo splošne dejavnike od preučevan ih in si omogočimo ovrednotenje nekega vpliva (v našem primeru spravila lesa). S pomočjo referenčne krivulje poškodbe datiramo ter količinsko in kakovostno ovrednoti mo vpliv poškodb na debelinski prirastek. Pri preuče­ vanju vpliva poškodb zaradi spravila lesa na debelinski prirastek nas zanima predvsem, kakšen je odziv debelinskega prirastka na poškodbo, kako dolgo se pozna vpliv poškodbe na rast in koliko časa je trajalo, da se je debelinski prirastek povrnil , če sploh, na raven pred poškodbo. Nadaljnja aplikacija dobljenih podatkov je odvisna od ciljev raziskave. Viri 1 References Slika 3: Pojav nenadne spre- membe rasti - macesen je oku- žila gliva, ki povzroča rjav osip macesnovih iglic (Mycosphaerella laricina (R. Hartig) Neger); v letu močne okužbe (puščica A) je prišlo do močne redukcije krošnje in debelinski prirastek je sunkovito upadel Figure 3: Occurence of the abrupt growth change - the larch was infected by a fungi (Mycosphaerella laricina (R. Hartig) Neger); in the year of the infection the crown was com- pletely defoliated and abrupt reduction of the tree-ring width had occured COOK, E. R., 1985. Time SeriesAnalysisAproach to Tree Ring Standardization.- Doktorska disertacija, Tucson, University of Arizona, LaboratoryofTree-Ring Research, 171 s. KAENNEL, M. 1 SCHWEINGRUBER, F. H., 1995. Multilingual Glossary of Dendrochronology.- Berne, Stuttgart, Vienna, Paul Haupt Verlag, 467 s. LEVANIČ, T., 1999. Vertical Resin Ducts in Wood of Black Pine (Pinus nigra Arnold) asa Possible Dendroecological Variable.- Phyton, 39, 3, s. 123-127. OVEN, P., 1999. Odziv drevesnih tkiv na poškodbe in infekcijo - 2. kambijeva cona.- Zbornik gozdarstva in lesarstva, 58, s. 189-217. SASS, U., 1993. Die Gefasse der Buche als čkologische Variable.- Dissertation, Hamburg, Germany, Universitat Hamburg, 172 s. SCHWEINGRUBER, F. H., 1993. Jahringe und Umwelt- Dendročkologie. - Birmensdorf, Eidgenčssische Forschunganstalt fOr Wald, Schnee und Landschaft, 474 s. SCHWEINGRUBER, F. H./ ECKSTEIN, D. 1 SERRE-BACHET, F. 1 BRAKER, O. U., 1990. 1dentification, Presentation and lnterpretation of Event Years and Painter Years in Dendrochronology.- Dendrochronologia, 8, s. 9-38. SHIGO, A. L., 1991 . Modern Arboriculture - a System to Approach to the Care of Trees and their Associates.- Durham, New Hampshire, USA, Shigo and Trees, 424 s. VAGANOV, E. A., 1990. The Tracheidogram Method in Tree-Ring Analysis and lts Application.- V: Methods of Dendrochronology - Application in the Environmental Sciences. Cook, E. R. 1 Kairiukstis, L. A. Dordrecht, Boston, London, Kluwer Academic Publisher, s. 63-76. WIMMER, R. 1 GRABNER, M., 1997. Effects of Climate on Vertical Resin Duet Density and Radial Growth of Norway Spruce (Picea abies (L.) Karst.).- Trees, 11 , s. 271-276. GozdV 59 (2001 ) 2 99