Основы дендрохронологии Пихта многослойна вроде луковицы

Основы дендрохронологии

«Пихта многослойна, вроде луковицы, под видимым слоем всегда есть еще другой – они и составляют целое дерево» Теофраст

« Круги древесных ветвей показывают число их лет и то, какие были более влажными и более сухими , смотря по большей и меньшей их толщине. И так показывают они страны света, смотря по тому, куда они обращены, потому что более толстые обращены более к северу, чем к югу и, таким образом, центр дерева по этой причине ближе к его южной, чем к северной коре. И хотя живописи это ни к чему, все же я об этом напишу, дабы опустить возможно меньше из того что известно мне о деревьях» . Леонардо да Винчи

«Сложность дела очевидна уже по одному тому, что прирост зависит от породы, от влажности, от почвы, от перемен погоды и особенно от осадков (дождей) во время роста и просто от индивидуальностей, свойственных органическим особям. Тем не менее, возбужденный интерес заставил меня начать собирать данные, сюда относящиеся» Д. И. Менделеев

Andrew Ellicott Douglass (1867– 1962) John Muir (1838 – 1914)

Edmund Schulman (1908 – 1958)

Поперечный разрез ствола

Хвойные

Отличия между трахеидами ранней и поздней древесины у хвойных

Кольцесосудистые породы

Рассеянососудистые породы

Изменчивость годичных колец от года к году

The basic model:

The basic model:

The “high precip – low temp” model:

В зависимости от почвенных условий деревья характеризуются разными закономерностями изменчивости годичных колец. В равнинных лесах годичные кольца широкие и слабо варьируют от года к году. В горных лесах с тонким слоем минеральной подстилки годичные кольца в среднем уже и характеризуются высоким уровнем изменчивости от года к году.

Выпадающие годичные кольца

Ложные годичные кольца

В изменчивости годичных колец содержится выраженный возрастной тренд

Принцип перекрестной датировки

Графическое отражение принципа перекрестной датировки

Использование принципа перекрестной датировки в археологии

Реконструкция климатов прошлых эпох. Реконструкция годичного количества осадков, Нью-Мексика

Реконструкция истории лесных фитоценозов

Реконструкция частоты пожаров в отдельно взятом фитоценозе с целью исследования факторов их вызывающих ( «пожарные шрамы» )

Реконструкция частоты пожаров (заросшие «пожарные шрамы» )

Реконструкция лет вспышек численности вредителей

Динамика среднего радиального прироста за пять лет (синяя линия) и полиномиальная линия тренда второго порядка для данного показателя (черная) линия)

Отличия лет высокого прироста дуба по месячной сумме осадков от среднемноголетней нормы

The Ultimate Tree-Ring Web Pages: http: //web. utk. edu/~grissino/

По данным Рослесхоза ущерб от незаконных рубок составил в 2011 году 11 млрд. рублей Гринпис России: «В реальности размер наказания за незаконную рубку сам по себе мало влияет на масштабы незаконной заготовки древесины. В значительно большей степени на масштабы незаконных рубок влияют вероятность их выявления…. Сейчас вероятность выявления незаконных рубок и их виновников исчезающе мала (в связи с отсутствием лесной охраны и правовой неопределенностью понятия "незаконная рубка")…» .

Дендрохронология может быть определена как наука, изучающая изменчивость годичных колец вторичной ксилемы древесных растений во временном аспекте. Основателем классической дендрохронологии по праву считается американский астроном А. Е. Дуглас1. Свои работы по исследованию годичных колец он начал в начале XX века. На начальных этапах исследований его интересовало наличие взаимосвязи между изменчивостью годичных колец, колебаниями климата и солнечной активностью. Открытый им принцип перекрестной датировки позволил строить длинные хронологии, включая в анализ в том числе и умершие деревья

Метод перекрестной датировки был открыт Дугласом в начале XX века. С этого момента берет начало современная дендрохронология.

Экспертиза подлинности произведений искусства Британские искусствоведы установили, что два знаменитых прижизненных портрета королевы Елизаветы I - так называемые "Феникс" и "Пеликан" - были созданы в одной студии и, скорее всего, одним художником - Николасом Хиллиардом (1547 -1619), сообщает Art. Daily. Это смогли выяснить благодаря дендрохронологической экспертизе: панели, на которых написаны оба портрета, оказались сделаны из одной древесины. Каждая панель состоит из трех досок; в обеих центральные доски были сделаны из одного дуба, а боковые - из другого. Экспертиза показала, что древесина была из Польши или территорий к северо-востоку от нее.

Установление времени рубки фицройи кипарисовидной методом перекрестной датировки: опыт работы WWF в Чили

В настоящее время существует обширный свод публикаций по вопросам использования дендрохронологической информации в практике контроля за легальностью заготовки древесины 1. Жаворонков Ю. М. Использование методов дендрохронологии в судебно-ботанических экспертизах, производимых на базе ЭКЦ УВД по Вологодской области, при расследовании преступлений по незаконным рубкам леса//Криминалистические средства и методы в раскрытии и расследовании преступлений. - М. : ЭКЦ МВД РФ, 2009. - С. 203 -206. 2. Колотушкин С. М. , Головань О. М. Особенности подготовки и назначения дендрохронологической экспертизы при расследовании экологических преступлений. // Материалы международной научно-практической конференции «Теория и практика судебной экспертизы в современных условиях» . М. : Проспект, 2007 – с. 52 -53. 3. Липаткин В. А. , Пальчиков С. Б. , Румянцев Д. Е. , Жаворонков Ю. М. Возможности использования метода перекрестной датировки древесно-кольцевых хронологий при расследовании дел, связанных с незаконной заготовкой древесины//Теория и практика судебной экспертизы. Научно-практический журнал. № 3 (19), 2010 – 244 -254. 4. Методические рекомендации по криминалистической экспертизе объектов растительного происхождения. Отв. редактор М. И. Розанов. М. : ВНИИСЭ, 1972 – 21 с 5. Оркин А. Н. , Малоквасов Д. С. Судебная дендрохронология. Учебное пособие. – Хабаровск: Высшая школа МВД РФ, 1992. – 35 с. Розанов М. И. Теоретические основы идентификации целого по частям. Дисс…. канд. юр. наук. М. : ЦНИИИСЭ, 1969 – 320 с. 6. Розанов М. И. Установление источника происхождения дерева. //Криминалистическое исследование вещественных доказательств физическими, химическими и биологическими методами. Вып. 2. М. : ЦНИИСЭ, 1969 – С. 34 -36 7. Розанов М. И. Дендрохронологические методы экспертизы древесины. // Экспертная техника. Вып. 34. М. : ВНИИСЭ, 1971 - С. 45 -65. 8. Розанов М. И. Некоторые итоги работ дендрохронологической группы Всесоюзного НИИ судебных экспертиз. // Дендроклиматохронология и радиоуглерод. Материалы Второго всесоюзного совещания по дендрохронологии и дендроклиматологии. Каунас: Ин-т ботаники АН Литовской ССР, 1972 – С. 129 -131 9. Розанов М. И. Задачи судебной дендрохронологии. //Проблемы экспертизы растительных объектов. М. : ВНИИСЭ, 1972 - С. 81 -82 10. Fritts H. C. Tree rings and climate. London – New York – San Francisco: Academic press, 1976 – 576 p. 11. Jozsa L. A. Contributions of tree-ring dating and wood structure analysis to the forensic sciences. //Canadian Society Forensic Science Journal. Vol. 18, No 4, 1985 – p. 200 -210. 12. Schweingruber F. H. Tree-rings and Environment. Dendroecology. Birmensdorf, Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Researches. Bern, Stuttgart, Vienna, Haupt. 1996. - 609 p. 13. Wolodarsky-Franke A. , Lara A. The role of “forensic” dendrochronology in the conservation of alerce (Fitzroya cupressoides ((Molina) Johnston)) forests in Chile // Dendrochronologia. – 2005. Vol. 22. – Num. 3. – P. 235 -240.

Установление времени рубки деревьев методом перекрестной датировки Неправильно датированная хронология «беломошник-2» Правильно датированная хронология «беломошник-2»

Метод установления целого по частям при отсутствии общей линии разделения (М. И. Розанов, 1972) Коэффициент корреляции между кривыми роста различных частей ствола одного и того же дерева колеблется от +0, 80 до +0, 99. Чем меньше расстояние между срезами, тем больше коэффициент корреляции. Значение коэффициентов корреляции между наиболее сходными кривыми роста различных деревьев не превышает +0, 60.

Диагностика принадлежности пня и ствола к одному дереву Результаты диагностики сходства хронологий ели на основе корреляционного анализа Результаты кластерного анализа индексированных хронологий ели

Оборудование лаборатории М. И. Розанова 1. Микроскоп МБС-2 с окулярами 8* 2. Иглы для закалывания годичных слоев и срезов 3. Миллиметровая бумага и калька для вычерчивания кривых роста 4. Тетрадь для записи ширины годичных слоев 5. Таблица логарифмов 6. Арифмометр

Прибор ЛИНТАБ производства немецкой фирмы РИННТЕХ позволяет вести измерения ширины годичных колец в полуавтоматическим режиме Прибор разработан Ф. Ринном в 1991 году и до настоящего времени продолжает совершенствоваться. В 2009 году прибор прошел сертификацию в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии, по результатам испытаний был зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений и допущен к применению на территории РФ.

За правильностью измерений осуществлялся постоянный контроль на основе процедуры перекрестной датировки. Вверху пример неправильно измеренного образца (желтая линия). В районе 1959 года в измерение было включено ложное годичное кольцо. Благодаря этому при ретроспективном визуальном сравнении тестируемой хронологии (желтая линия) со средней по пробной площади (красная линия) после 1959 года наблюдается асинхронность в изменчивости прироста. Внизу тот же образец после устранения ошибки измерений.

В базе данных каждый образец древесины снабжен паспортом

Согласно данным ЭКЦ УМВД Вологодской области В настоящее время судебно-ботаническая экспертиза с применением методов дендрохронологии, способна ответить на следующие важные вопросы: • • Где произрастала срубленная древесина? В каком календарном году были срублены деревья? Являлись ли деревья сухостойными на момент рубки? Являлись ли ранее отдельные фрагменты древесины (например ствол и пень) частями организма одного и того же дерева.

Прибор Линтаб в системе ЭКЦ УМВД по Иркутской области ЭКЦ УМВД по Алтайскому краю

Прибор ЛИГНОСТАНЦИЯ производства немецкой компании РИННТЕХ

Работа Лигностанции Закрепление спила Зачистка и сканирование поверхности спила

Полученное изображение поверхности образца древесины загружается в программу Лигновижн

Производится автоматическое распознавание годичных колец, качество которого зависит от анатомических характеристик образца древесины

Параллельно, оператор производит визуальное опознавание годичных колец, исправляя внесенные машиной ошибки. В итоге строится график изменчивости годичных колец (нижний рисунок). Результаты измерений загружаются в программу TSAP-Win

Установление места произрастания срубленных деревьев Динамика индексов радиального прироста сосны на двух пробных площадях в пределах одного типа условий местопроизрастания Динамика радиального прироста у деревьев сосны на двух разных пробных площадях из разных типов условий произрастания

Установление происхождения древесины путем сравнения с эталонными образцами. Для двух групп деревьев сосны из одного участка леса наблюдается высокое сходство в изменчивости прироста (левый рисунок). Для деревьев из разных участков леса наблюдается низкий уровень сходства (правый рисунко) R=0. 83 R=0. 55

Диагностика принадлежности пня и ствола к одному дереву Результаты диагностики сходства хронологий ели на основе корреляционного анализа Результаты кластерного анализа индексированных хронологий ели

С 2008 года НПСА «ЗДОРОВЫЙ ЛЕС» и МГУлеса по заданию Рослесхоза ведут разработку и апробацию технологии идентификации места происхождения древесины на основе дендрохронологической информации

Основные операции по сбору полевого материала для создания базы данных: отбор образца древесины, составление таксационного описания, упаковка и этикетирование образцов.

Крень

График средней ширины годичного кольца у учетных деревьев на разных пробных площадях.

Динамика индексов прироста у сосны на пробных площадях.

Динамика индексов радиального прироста у деревьев из брусничного типа леса.

Динамика индексов радиального прироста у деревьев из липового типа леса.

Динамика индексов радиального прироста у деревьев из сфагнового типа леса.