Геологические часы - Александр Олейников

Изучать поперечные срезы древесины сравнительно несложно. Поперечный разрез ствола рассматривается под микроскопом, и на нем измеряется ширина каждого годичного слоя. По этим данным строится график изменений толщины колец. Там, где кольца толще (благоприятная обстановка), кривая графика идет вверх; там, где они наиболее узкие, - опускается вниз, свидетельствуя о суровых и трудных для растения годах.

Взяв дерево, срубленное в нынешнем году, и построив для него график роста годичных колец, мы получим эталон - краткую запись изменений природной обстановки за весь период жизни растения. Предположим теперь, что где-то в той же климатической зоне мы нашли спиленный ствол другого дерева, и нам нужно определить его абсолютный возраст. Для этого необходимо изготовить биологический срез древесины интересующего нас ствола и тоже составить для него график роста. Сравнивая оба графика, мы увидим, что более старые слои только что срубленного дерева чередуют свою толщину с той же закономерностью, которую мы наблюдаем на молодой половине дерева, спиленного раньше.

Возраст эталонного дерева нам известен. Допустим, что оно было срублено в 1985 г. в возрасте 50 лет. График роста этого дерева за первые 20 лет его жизни совпал с кривой, характеризующей последние 20 лет жизни найденного нами дерева. Подсчитаем теперь общее число годовых колец на определяемом дереве; пусть, к примеру, их оказалось 65. Стало быть, можно утверждать, что интересующее нас дерево было спилено в 1955 г., а расти оно начало в 1890 г.

Картину изменения климатических условий за последние 50 лет мы прочли по стволу, срубленному последним - в 1985 г., но теперь у нас появились новые данные, позволяющие восстановить природную обстановку, существовавшую на нашей территории с 1890 по 1935 год. С этим вторым эталоном можно сравнивать срезы древесины других - еще более старых - деревьев и, надстраивая графики годичных колец, проникать все дальше в глубь истории леса.

Казалось бы, этот простой метод позволит углубиться в прошлые времена на многие десятки и сотни лет, стоит лишь изучить срезы старых деревьев и бревен из старинных строений, время закладки которых известно по древним летописям. Ученые многих стран Европы стали пытаться применить дендрохронологический метод к датированию материалов, полученных при раскопках городов.

Но выяснилось, что дело обстоит далеко не так просто. Древние деревья в европейских лесах насчитывают всего 300-400 лет от роду. Разве только дуб живет полтысячелетия и лишь иногда достигает шестисотлетнего возраста. Но древесину лиственных пород изучать трудно. Крайне неохотно рассказывают ее расплывчатые кольца о прошлом. Кроме того, необходимо было собрать биологические срезы древесины по каждому из многочисленных районов со своей спецификой природных условий. Да и пригодного археологического материала, вопреки ожиданиям, оказалось недостаточно.

В более благоприятном положении находились американские исследователи. В лесах Северной Америки встречается немало древесных пород, жизнь которых длится целое тысячелетие. Таковы, например, пихта Дугласа, желтая сосна и некоторые другие голосеменные растения. Продолжительные поиски принесли еще большую удачу: был обнаружен вид высокогорных сосен, живущих более 4500 лет.

Волею природы в лесах Нового света наиболее долговечными оказались хвойные деревья, годичные кольца которых отчетливые и позволяют легко дешифрировать древнюю климатическую обстановку. Повезло здесь и археологам. На раскопках индейских городищ найдено много образцов древесины, что дало возможность построить дендрохронологи-^- ческую шкалу более чем на тысячелетие.

Долгое время дендрохронологические исследования проводились в основном на территории Америки. Европа в этом отношении оставалась для ученых белым пятном. Но с 50-х годов такие исследования широко развернулись в нашей стране. Особенно благоприятными для изучения оказались северные районы европейской части России. Почвы этих мест, обильно увлажненные осадками и глубоко прохватываемые морозами, хорошо консервируют древесину. Они превратились в хранилище многочисленных древесных стволов.

Одна из богатейших коллекции ископаемого дерева собрана на раскопках древнего Новгорода. Старинные здания, бревенчатые настилы, стояки церквей, срубы колодцев - этот обширный археологический материал получили в свои руки исследователи. Слой за слоем вскрывая напластования, отложившиеся за время многовекового существования великого города, археологи обнаружили несколько тысяч образцов древесных пород, захороненных на самой различной глубине.

Более 8 м наносов накопилось в Новгороде за последнюю тысячу лет. И повсюду в этой толще встречается древесина. Но как связать между собой возраст разрозненных находок? И удастся ли это сделать вообще? Чтобы ответить на эти вопросы, предстояло изготовить поперечные срезы более чем трех тысяч найденных в земле деревьев, сосчитать на каждом из них количество слоев, построить графики роста годичных колец. Затем надо было несчетное число раз располагать эти графики в различной последовательности до тех пор, пока кривые роста всех образцов не совместятся и, надстраивая друг друга, не вытянутся в одну неразрывную линию.

Но остатки деревьев, найденные при раскопках, принадлежат нескольким древесным породам. Для каждой из них приходилось строить свою дендрохронологическую шкалу. И естественно, возникали опасения, хватит ли имеющегося материала, чтобы воссоздать полностью всю картину истории лесов этого района? Не выяснится ли, что среди изучаемых находок будут невосполнимые пробелы во времени, которые сделают невозможным построение законченной шкалы?

Для того чтобы связать дендрохронологическую шкалу с абсолютным летосчислением, достаточно знать точный возраст хотя бы одного кольца. Проще всего, конечно, выполнить привязку, если известен год, когда было срублено дерево. При работе с многовековыми породами деревьев этот путь наиболее перспективен: по свежесрубленному дереву устанавливается эталон, к которому впоследствии «привязывают» кривые годичных колец, прочитанные на археологической древесине. Таким методом составлено большинство американских шкал. Но при новгородских раскопках не было встречено погребенных деревьев, которые позволили бы на одном срезе сразу пронаблюдать историю нескольких столетий. Поэтому работа дендрохронологов значительно усложнилась.

Необходимо было внимательно изучить летописные источники и выбрать из них все календарные даты, касающиеся времени постройки деревянных зданий, а также выискать все даже самые мимолетные сообщения о значительных изменениях климата и о других природных явлениях, которые могли оказать влияние на интенсивность роста деревьев. Полученные сведения потребовалось тщательно систематизировать и расположить в хронологической последовательности, чтобы затем сопоставлять с ними кривые роста археологической древесины.

Дендрохронопогические построения: 1 - поперечный срез древесного ствола; 2 - сопоставление синхронно образовавшихся годичных колец по срезам нескольких деревьев; 3 - изменение прироста годичных колец хвойных растений в лесах Новгородской области с 900 до 1100 года.

До наших дней сохранились некоторые строения, воздвигнутые девять столетий назад. В основном это храмы, год постройки которых отмечен в летописях. Правда, очень многие из них сложены из камня. Но, к счастью, лежни фундаментов каменных зданий обычно были бревенчатыми; кроме того, кое-где внутри стен сохранились остатки укрепляющих связей, тоже деревянных. На эти детали старинных построек и обратили внимание дендрохронологи.

Известно, что для постройки зданий лес обычно заготовляли в зимнее время, с тем чтобы с наступлением тепла начать строительные работы. Проверка древесины с новгородских раскопок подтвердила, что это правило соблюдалось нашими предками на протяжении почти тысячи лет. Значит, последнее внешнее кольцо прирост?, которое мы видим на лежне старинного фундамента, соответствует году, предшествующему календарной дате постройки храма.

Установив по летописям годы заложения новгородских церквей, дендрохронологи взяли для исследования лежни от фундаментов церкви Михаила Архангела, постройка которой была начата в 1300 г., церквей Святого Саввы (1418 г.) и Спаса Преображения (1421 г.). Из двух других церквей - Святого Михаила в Сковоротском монастыре (1355 г.) и Иоанна Богослова на Витке (1384 г.) - были изучены срезы деревянных связей стен. Все кривые роста древесины хорошо сопоставились друг с другом и позволили начертить график, охватывающий более полутора столетий.

Но особенная удача ожидала исследователей, когда сразу на трех улицах - Великой, Кузьмодемьянской и Холопьей - были вскрыты деревянные настилы мостовых, лежавшие один на другом в 32 яруса. Выяснилось, что начиная с Х века новгородцы постоянно следили за сохранностью своих дорог и, как только мостовая начинала проседать или приходить в несоответствие с «техническими нормами», ее перекрывали слоем свежих бревен.