S pomočjo drevesnih branik do informacij o klimi v preteklosti

Drevesa so za raziskovalce še posebej zanimiva, ker so dolgoživa ter nepremična, kar pomeni, da ves čas beležijo okoljske dogodke, ki se dogajajo okoli njih, je pojasnil vodja oddelka za prirastoslovje in gojenje gozda na Gozdarskem inštitutu Slovenije Tom Levanič.

"Ne morejo se umakniti neugodnim okoljskim ali klimatskim razmeram, kot to storimo ljudje, ko se pred soncem umaknemo v senco, ampak se jim morajo prilagoditi. Takšna prilagoditev se, med drugim, kaže tudi v variabilni širini letnega debelinskega prirastka."

Ko je vroče in suho, je letni prirastek ožji, ko je toplo in vlažno, pa širši. To lastnost prilagajanja dreves na okoljske in klimatske razmere dendrokronologi izkoriščajo za preučevanje spreminjanja okolja in klime v preteklosti.

V branikah lahko raziskovalci najdejo različne okoljske informacije od spreminjanja temperature do odziva na suše, napadov insektov, vplivov onesnaženega zraka na rast dreves.

Ob tem je Levanič poudaril, da informacije, ki se skrivajo v branikah, niso neposredna preslikava temperatur v okolju. "Drevesa niso termometri, stvar bi bila čisto preveč preprosta, če bi bilo tako," je dejal.

Dendrokronologi lahko tako povedo, ali je bilo poletje določenega leta toplo in vlažno ali vroče in suho oz. kakšen je bil tisti mesec v letu, ki ključno vpliva na rast drevesa, ne morejo pa izračunati, ali je imel nek mesec 23,5 ali pa 24,0 stopinje Celzija.

"Kljub temu mislimo, da smo pri rekonstrukciji klime kar natančni, in to nam potrjujejo tudi primerjave z drugimi rekonstrukcijami in viri podatkov, na primer arhivskimi zapisi o pridelku žita."

Pridobivanje vzorcev

Dendrokronologi se pri svojih raziskavah ne osredotočajo le na širino branik, temveč jih zanima tudi njihova gostota, različni lesno-anatomski znaki ter stabilni izotopi ogljika, vodika in kisika v branikah, kar jim pomaga pri rekonstrukciji klime v preteklosti.

Vzorce dreves pridobijo tako, da v deblo zavrtajo dve luknjici v velikosti mezinca. Najprej ocenijo vitalnost drevesa in izmerijo premer, s čimer izvedo, kako globoko morajo zavrtati, da dosežejo stržen ter tako pri vrtanju zaobjamejo vse branike.

Izvrtek lahko odvzamejo iz praktično vsake drevesne vrste, niso pa vse drevesne vrste primerne za dendrokronološke raziskave. "Najprimernejše so tiste, ki imajo jasne letne debelinske prirastke, dobro vidno mejo med dvema branikama, in jasen zimsko letni cikel mirovanja in rasti. Med takšne drevesne vrste spadajo npr. hrast, bukev, smreka, macesen, jelka, jesen in bori," je povedal Levanič.

Med vrste, ki so manj primerne za dendrokronologijo, pa spadajo npr. beli gaber, ki ima zelo slabo vidne branike, alepski bor, ki ima sicer dobro vidne branike, vendar je nagnjen k pojavljanju lažnih branik, oljka, velikokrat pa tudi bukev.

Vzorce pridobivajo tudi z odvzemom vzorcev subfosilnega drevja, konstrukcijskega lesa, ki se nahaja pod vodo ali v nekdanjih temeljih različnih zgradb, pa tudi iz starih objektov, kot so denimo cerkvena ostrešja, v katere so vgrajene velike količine debelega lesa, ki ima veliko branik.

Večstoletne kronologije

Najdaljša kronologija, ki so jo raziskovalci doslej izdelali, je macesnova kronologija, ki pokriva obdobje od leta 882 do 2014, od leta 914 pa je primerna za rekonstrukcijo klime.

To kronologijo so sestavili v okviru evropskega projekta MILLENNIUM in temelji na izvrtkih macesnov, ki rastejo na zgornji gozdni meji v Julijcih, Karavankah in Kamniško-Savinjskih Alpah. Dodatno so kronologijo podaljšali s pomočjo vzorcev iz različnih starih objektov, kot so ostrešja cerkva, skednjev, starih kmečkih hiš in podobnega.

Sicer pa imajo v njihovem dendrokronološkem laboratoriju na Gozdarskem inštitutu Slovenije še druge večstoletne kronologije, denimo za jelko, bukev, črni bor, muniko in moliko na zgornji gozdni meji v Dinaridih in Karpatih ter dolge kronologije hrasta iz Panonske nižine.

Potek rekonstrukcije klime

Za rekonstrukcijo klime potrebujejo dve vrsti podatkov - kronologijo na osnovi drevesnih branik za neko drevesno vrsto na določenem območju, ki je denimo dolga 300 let, in mesečne vrednosti meteoroloških podatkov z bližnje meteorološke postaje za zadnjih 50 let.

Pri tem se pogosto soočijo s problemom, da meteoroloških podatkov za določeno območje preprosto ni ali pa da so slabe kakovosti. Takrat posežejo po alternativnih meteoroloških podatkih, po tako imenovanih "gridanih" oz. interpoliranih podatkih.

"To je nekakšna obvoznica, kajti interpolirani podatki so že preračunani in niso merjeni, kar pomeni, da so že obremenjeni z določeno statistično napako, zaradi česar so korelacijski koeficienti nekoliko nižji in modeli nekoliko manj pojasnjevalni."

Naslednji korak rekonstrukcije je statistična primerjava datiranih branik z mesečnimi meteorološkimi podatki. Na osnovi te primerjave nato razvijejo statistični model odvisnosti širine branike od meteoroloških podatkov, ki ga potem uporabimo za rekonstrukcijo klime v preteklosti - "iz podatka o braniki torej preračunamo meteorološke podatke, kot so temperatura, padavine, sušni indeks ali kaj podobnega".

"Čeprav se mogoče sliši preprosto, pa je rekonstrukcija klime v resnici zelo zapleten in zahteven postopek, ki vključuje celo vrsto matematičnih postopkov, preverjanj robnih vrednosti, izračunov intervalov zaupanja, statistične obdelave kronologij in podobnega."

Pomen dendrokronoloških raziskav

S svojimi raziskavami dendrokronologi postavljajo aktualne klimatske spremembe v širši časovni kontekst. Z vidika napovedovanja prihodnosti gozdov v Sloveniji pa je pomembno tudi to, da vidijo, kakšen je bil odziv dreves na ekstremne klimatske dogodke v preteklosti. Na osnovi tega lahko sklepajo, kako se bodo drevesa odzivala v razmerah predvidenih sprememb klime, ko naj bi bilo topleje in bolj sušno.

"S preučevanjem odziva dreves namreč spoznavamo tudi meje odziva in v resnici upamo, da bodo klimatske spremembe ostale v mejah odziva, ki ga drevesa še zmorejo. Če to ne bo tako, se bomo znašli na pragu katastrofe in podoba Slovenije ne bo več gozdnata in zelena, ampak vse kaj drugega."

"Naša spoznanja delimo z raziskovalci v obliki znanstvenih člankov in na konferencah, praktična spoznanja pa posredujemo gozdarskim praktikom, ki pripravljajo gozdno gospodarske načrte in strategije za blaženje in prilagajanje na klimatske spremembe. Vsi se namreč zavedamo, da Slovenija ne sme ostati brez gozda in dreves."

Začetki dendrokronologije močno povezani z arheologijo

Levanič se je z dendrokronologijo prvič srečal že v času magisterija, ko se je ukvarjal s problemom propadanja dreves v prekmurskih gozdovih. Od takrat je dendrokronologija rdeča nit njegovega raziskovalnega dela.

Poleg tega, da dendrokronologija omogoča rekonstrukcijo klime v preteklosti, je uporabna tudi za določanje starosti zgodovinskih objektov, pohištva, instrumentov, umetniških slik na lesu.

Slovenski raziskovalci tako redno sodelujejo predvsem z arheologi, deloma pa tudi z restavratorji.

"Trenutno se ukvarjamo s pripravo prispevka o datiranju rimskega mostu v Celju, ki so ga našli v času gradnje podvoza pod železnico. Kakšno leto nazaj smo pa uspešno datirali staro kmečko hišo, ki jo lastnica z veliko mero občutka za stare stvari počasi obnavlja. In pa, zadnjič se je v našem laboratoriju oglasil občan z violino, za katero se zdi, da je originalna stradivarijevka. Želel je, da to preverimo, to bo izziv, vendar se ga veselimo."

Projekti na temo smreke in propadanja hrasta

Levanič trenutno vodi tri projekte, ki se na takšen ali drugačen način ukvarjajo s priraščanjem različnih drevesnih vrst. Projekt, ki ga financirata agencija za raziskovalno dejavnost (ARRS) in kmetijsko ministrstvo, teče na temo perspektive smreke v Sloveniji, ki je danes po besedah Levaniča močno na udaru.

Druga dva projekta pa sta na temo propadanja hrasta v Panonski nižini. V okviru projekta ARRS, ki se je začel maja 2017, preučujejo problem propadanja hrasta na območju panonskega bazena, torej na območju Slovenije, Hrvaške, Srbije, Romunije in Madžarske.

Osnovna predpostavka projekta je, da sprememba padavinskega režima in pa konstantno upadanje višine podtalnice ključno vplivajo na vitalnost in mortaliteto nižinskih poplavnih hrastovih gozdov. Raziskovalci bodo fiziološke, prirastne in lesno anatomske značilnosti zdravih in propadajočih hrastov povezali še s stabilnimi izotopi in klimatskimi podatki.

"Hrasti imajo namreč zelo velik gospodarski pomen in so pomemben vir najkvalitetnejše lesne surovine za različne izdelke. Nihče si ne želi, da bi hrasti izginili iz nižinskih gozdov, in strokovnjake rezultati tega projekta močno zanimajo," je še dejal Levanič.