几毫米的碎片，讲述几百年的故事

今年夏天，四组研究人员在美国宾夕法尼亚州西部的森林深处寻觅着一片古树。其中一位科学家曾在 40 多年前找到过这些树木，但它们如今似乎不见了踪影。

正当这群人准备放弃，转头前往另一片森林时，他们遇见了一位开着吉普车的司机。那是一位留着蓬松银发的魁梧男性。他把研究团队指向了一丛看上去非常散乱的铁杉。几个小时后，他们终于找到了那些古树。

这些研究人员所专注的科学领域被称为树木年代学或年轮学（dendrochronology）。那天的搜索正是一个雄心勃勃的研究项目的一部分。他们在寻找美国东北地区一些最古老的树木，并为其取芯。

研究树木年轮的颜色和大小，为科学家提供了对历史的一瞥，让他们能够看到树木和森林对极端气候事件的反应，比如过去发生的旱灾或者晚春出现的霜冻。

大尺度的森林干扰

在生态学中，干扰指的是在不同空间和时间尺度上偶然发生的、不可预知的事件，它们直接影响着生态系统的演变过程，并可能具有破坏性。

对温带森林而言，它们在大尺度上基本上处于平衡状态。小型的干扰发生在个体承受的层面上，但总体而言，在很长一段时间内，比如几个世纪甚至几千年中，成分基本可以维持非常稳定。

大约十年前，已经有研究发现，情况并非总是如此。一些证据表明，250 年前的干旱和严酷的春季霜冻，影响了美国东南地区数百千米的不同森林。这些干扰突然杀死了一些树木，但也加速了其他树木的生长。

类似这种大尺度的森林干扰，很有可能代表了极端气候事件的发生。随着气候的变化，这种极端事件在未来很有可能不断增加，因此了解更多关于它们在过去发生的频率，可能更能帮助我们认清现状。

为此，研究人员需要从年轮中寻找线索。

年轮中的隐藏信息

年轮看上去有些类似镖靶上的同心圆，它展示了一棵树的年龄，并暗示着它所经历的故事。比如简单来说，年轮的数目越多，树就越老。浅色的年轮代表极端寒冷的年份。非常薄的木材则表示干燥的环境，树木生长受阻。

科学家通常需要从树芯中提取 " 树的记忆 "。当旱灾来临，飓风到来，火灾侵袭，甚至昆虫到来时，树木无法像我们人类或者其他动物那样逃跑甚至躲藏起来。但它们会把这些事件，还有这些 " 饱受虐待 " 的时间，记录在它们的年轮上。从中提取到这些信息，就能了解树木所经历的事件。

研究年轮的第一步自然就是获取年轮样本。对研究人员来说，这往往意味着在崎岖的土路上驱车数十公里，然后穿着全套徒步旅行装备，背着装满物资的背包，冒险在上山下坡的路上长距离行走，找到合适的树木。

为了给树木取芯，他们主要使用到的工具被称为生长锥。这种工具看上去像一个钻头和一个螺丝钉的交叉。它们必须手动将锥钻过树皮，进入核心。当它被扭出来时，就可以提取出铅笔大小的年轮碎片。

生长锥。（图／Pacific Northwest Research Station, Flickr）

这种取样会在树上留下一个小伤口，但并不会对树木造成致命的伤害。整个过程完全是体力活，大概需要两到三个小时。随后，研究人员还会在树上做好标记。

采集到的样品会被送回实验室，用带式砂光机仔细打磨光滑，之后还要经过仔细的手工打磨。这有时是一个极其漫长的过程，特别是对于那些年轮边界并不是很明显的物种。研究人员必须把样品打磨到可以看到细胞结构的程度，然后放在一个高倍显微镜下，将数据数字化。

接着，他们可以利用这些数据绘制出森林的长期发育图谱，并模拟出与气候有关的天气事件对森林健康的未来影响。

在这项新研究中，他们计划在 35 片森林中对 2500 至 3500 棵树进行取芯。到目前为止，团队的足迹已经遍布宾夕法尼亚州、纽约州、缅因州和新泽西州的森林。他们最终将积累 600 年的树木生长数据。

目前的研究也已经初步发现了一些信息。例如，他们花了几个小时才找到的那些古老的铁杉显示，两棵最古老的树可以追溯到 1490 年。这些树木都经历了 15 世纪和 16 世纪两段严重的长期干旱，在所谓的 16 世纪大旱灾中幸存了下来。那次干旱影响了从墨西哥部分地区到美国大陆大部分地区。这场灾害可能减缓了这些树木的生长，让这些树木比大多数都要小一些。

这些树木还揭示出了1816 年 " 无夏之年 "的迹象。那一年，印度尼西亚的一次大规模的火山喷发，让欧洲和北美变得异常寒冷且潮湿。

以史为鉴

这项研究有望让我们更深入地了解气候事件和森林干扰之间的关系，从而帮助科学家更好地预测不同气候情况下的森林反应。

对这些熟悉森林的专家来说，野外同样是让人对自然产生敬畏和谦卑感的场所，不同的风景，历经沧桑的岩层，还有各种野生动物，都讲述着自然的故事。

在取样过程中他们已经注意到，几乎他们踏足的每一片森林，都在受到疾病或昆虫的影响，从而丧失着物种多样性。即使是这些在过去几个世纪中受到人类直接干扰最少的森林，也在很大程度上承受着各种间接影响。