Dendrochronology (oder Baumring-Datierung ) ist die wissenschaftliche Methode, um Baumringe (auch Wachstumsringe genannt) auf das genaue Jahr zu datieren Sie wurden gebildet. Diese Daten können nicht nur datiert werden, sondern auch Daten zur Dendroklimatologie, zur Untersuchung des Klimas und der atmosphärischen Bedingungen in verschiedenen Zeitabschnitten aus Holz.
Die Dendrochronologie ist nützlich, um das genaue Alter von Proben zu bestimmen, insbesondere von solchen, die für die Radiokarbondatierung zu neu sind, wobei immer ein Bereich und nicht ein genaues Datum erzeugt wird, um sehr genau zu sein. Für ein genaues Datum des Todes des Baums ist jedoch eine vollständige Probe bis zum Rand erforderlich, die die meisten geschnittenen Hölzer nicht liefern. Sie enthält auch Daten zum Zeitpunkt und zu den Änderungsraten der Umgebung (vor allem Klima) sowie des Holzes in der Archäologie oder von Kunstwerken und Architektur, z. B. alten Tafelbildern. Es wird auch zur Überprüfung der Radiokohlenstoffdatierung verwendet, um die Radiokohlenstoffalterung zu kalibrieren. [1]
Neues Wachstum bei Bäumen tritt in einer Zellschicht in der Nähe der Rinde auf. Die Wachstumsrate eines Baums ändert sich im Jahresverlauf in Reaktion auf saisonale Klimaveränderungen in einem vorhersagbaren Muster, was zu sichtbaren Wachstumsringen führt. Jeder Ring stellt einen vollständigen Zyklus von Jahreszeiten oder ein Jahr im Leben des Baumes dar. [1] Ab 2013 [update] sind die ältesten Baumringmessungen in der nördlichen Hemisphäre eine schwebende Sequenz, die sich von etwa 12.580 bis 13.900 Jahren erstreckt. [2] Die Dendrochronologie stammt aus dem Altgriechischen: δένδρον ( Dendron ), was "Baum" bedeutet, όρόνος [69659009] [69659009]. time "und -λογία ( -logia )," die Studie von ".
Geschichte [ edit ]
Der griechische Botaniker Theophrastus (ca. 371 - ca. 287 v. Chr.) Erwähnte erstmals, dass das Holz von Bäumen Ringe hat. [3][4] In seiner Trattato della Pittura (Abhandlung über die Malerei), Leonardo da Vinci (1452–1519) erwähnte als erster, dass Bäume jährlich Ringe bilden und dass ihre Dicke von den Bedingungen bestimmt wird, unter denen sie wachsen. [5] 1737 untersuchten die französischen Ermittler Henri-Louis Duhamel du Monceau und Georges-Louis Leclerc de Buffon die Auswirkung der Wachstumsbedingungen auf die Form von Baumringen. [6] Sie fanden heraus, dass ein strenger Winter 1709 einen deutlich dunklen Baumring hervorbrachte, der In den USA schlug Alexander Catlin Twining (1801–1884) 1833 vor, dass Muster zwischen Baumringen verwendet werden könnten, um die Dendrochronologien verschiedener Bäume zu synchronisieren und damit vergangene Klimazonen über das gesamte Gebiet hinweg zu rekonstruieren Regionen. [19659022] Der englische Polymath Charles Babbage schlug die Verwendung der Dendrochronologie vor, um die Reste von Bäumen in Torfmooren oder sogar in geologischen Schichten (1835, 1838) zu datieren. [9]
In der zweiten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts begann die wissenschaftliche Erforschung von Baumringen und die Anwendung der Dendrochronologie. Im Jahr 1859 untersuchte der Deutsch-Amerikaner Jacob Küchler (1823–1893) Eichen ( Quercus stellata ), um die Klimaaufzeichnungen in West-Texas zu untersuchen. [10] Der deutsche Botaniker Entomologe und Förster Julius Ratzeburg (1801–1871) beobachteten die Auswirkungen von durch Insektenbefall hervorgerufenen Entlaubungsringen auf Baumringe. [11] 1882 erschien diese Beobachtung bereits in Lehrbüchern der Forstwirtschaft. [18659026] Der niederländische Astronom Jacobus C. Kapteyn (1851–1922) verwendete Crossdating, um das Klima der Niederlande und Deutschlands zu rekonstruieren. [13] 1881 verwendete der schweizerisch-österreichische Förster Arthur von Seckendorff-Gudent (1845–1886) Crossdating. [14] Von 1869 bis 1901 schrieb Robert Hartig (1839–1901), ein deutscher Professor für Waldpathologie, eine Reihe von Abhandlungen über die Anatomie und Ökologie von Baumringen. [15] Im Jahr 1892 hatte der russische Physiker Fedor Nikiforovich Shvedov (Фёдор Никифоривач Шведов) ) (1 841–1905) schrieb, er habe Muster verwendet, die in Baumringen 1882 und 1891 für Dürreperioden vorhergesagt worden waren. [16]
In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts gründete der Astronom AE Douglass das Labor der Baumringforschung an der Universität von Arizona. Douglass versuchte, Zyklen der Sonnenfleckenaktivität besser zu verstehen, und begründete, dass Änderungen der Sonnenaktivität das Klimamuster auf der Erde beeinflussen würden, was anschließend durch Baumringwachstumsmuster aufgezeichnet werden würde (Sonnenflecken → Klima → Baumringe). .
Wachstumsringe [ edit ]
Horizontale Querschnitte, die durch den Stamm eines Baums geschnitten werden, können Wachstumsringe freigeben, die auch als Jahresringe oder . Wachstumsringe resultieren aus neuem Wachstum im Gefäßkambium, einer Zellschicht in der Nähe der Rinde, die Botaniker als laterales Meristem einstufen; Dieses Durchmesserwachstum wird als sekundäres Wachstum bezeichnet. Sichtbare Ringe resultieren aus der Veränderung der Wachstumsgeschwindigkeit während der Jahreszeiten; Daher ist ein Ring, der für die Titelmethode entscheidend ist, im Allgemeinen ein Jahr im Leben des Baums. Das Entfernen der Rinde des Baumes in einem bestimmten Bereich kann zu einer Verformung der Ringe führen, wenn die Pflanze die Narbe überwächst.
Die Ringe sind bei Bäumen, die in gemäßigten Zonen gewachsen sind, in denen die Jahreszeiten stärker schwanken, besser sichtbar. Der innere Teil eines Wachstumsrings bildet sich früh in der Vegetationsperiode, wenn das Wachstum vergleichsweise schnell ist (daher ist das Holz weniger dicht) und als "Frühholz" (oder "Frühlingsholz" oder "Spätfrühlingsholz") bekannt ist. 19659037]); der äußere Teil ist das "Spätholz" (manchmal als "Sommerholz" bezeichnet, das oft im Sommer produziert wird, manchmal aber auch im Herbst) und ist dichter. [18]
Viele Bäume in gemäßigten Zonen produzieren jedes Jahr einen Wachstumsring. mit dem neuesten neben der Rinde. Während des gesamten Lebens eines Baums bildet sich somit eine jährliche Aufzeichnung oder ein Ringmuster, das das Alter des Baums und die klimatischen Bedingungen widerspiegelt, unter denen der Baum gewachsen ist. Ausreichende Feuchtigkeit und eine lange Vegetationsperiode führen zu einem breiten Ring, während ein Dürrejahr zu einem sehr engen Jahr führt.
Das direkte Lesen von Zeitringen eines Baumrings ist aus verschiedenen Gründen eine komplexe Wissenschaft. Im Gegensatz zum Einzelring-pro-Jahr-Paradigma können abwechselnd schlechte und günstige Bedingungen, wie Dürreperioden im Sommer, dazu führen, dass sich in einem Jahr mehrere Ringe bilden. Darüber hinaus können bestimmte Baumarten "fehlende Ringe" aufweisen, und dies beeinflusst die Auswahl der Bäume für das Studium langer Zeitspannen. Zum Beispiel sind fehlende Ringe bei Eichen und Ulmen selten. [19]
Wissenschaftlich kritisch neigen Bäume aus derselben Region dazu, für einen bestimmten Zeitraum chronologisch die gleichen Ringbreitenmuster zu entwickeln Studie. Forscher können diese Muster Ring für Ring mit Mustern von Bäumen vergleichen, die gleichzeitig in derselben geographischen Zone (und daher unter ähnlichen klimatischen Bedingungen) gewachsen sind. Wenn diese Baumringmuster überlappend aufeinanderfolgender Bäume in derselben Locale überlappend aufeinander abgestimmt werden können, können Chronologien erstellt werden - sowohl für ganze geografische Regionen als auch für Unterbereiche. Darüber hinaus kann Holz aus alten Strukturen mit bekannten Chronologien an die Daten des Baumrings angepasst werden (eine Technik, die cross-dating genannt wird), und das Alter des Holzes kann dadurch genau bestimmt werden. Ursprünglich führten Dendrochronologen die Crossdatierung durch Sichtprüfung durch; In jüngerer Zeit haben sie Computer für diese Aufgabe genutzt und statistische Techniken angewandt, um den Abgleich zu bewerten. Um individuelle Variationen des Baumringwachstums zu beseitigen, verwenden Dendrochronologen den geglätteten Durchschnitt der Baumringbreiten mehrerer Baumproben, um eine -Ringgeschichte aufzubauen, einen Vorgang, der als Replikation bezeichnet wird. Eine Baumringgeschichte, deren Anfangs- und Enddatum nicht bekannt sind, wird als schwimmende Chronologie bezeichnet. Es kann verankert werden, indem ein Abschnitt mit einer anderen Chronologie (Baumringverlauf) verglichen wird, deren Daten bekannt sind.
Eine vollständig verankerte und aufeinander abgestimmte Chronologie für Eichen und Kiefern in Mitteleuropa reicht 12.460 Jahre zurück, [20] und eine Eichenchronologie liegt in Irland 7.429 Jahre und in England 6.939 Jahre. [21] Vergleich von Radiokarbon und Dendrochronologie Das Alter stützt die Konsistenz dieser beiden unabhängigen dendrochronologischen Sequenzen. [22] Eine weitere vollständig verankerte Chronologie, die 8500 Jahre zurückreicht, existiert für die Borstenkegelkiefer im Südwesten der USA (White Mountains of California). [23]
Dendrochronologische Gleichung [ ] edit ]
Die dendrochronologische Gleichung definiert das Wachstumsgesetz von Baumringen. Die Gleichung wurde von dem russischen Biophysiker Alexandr N. Tearing in seiner Arbeit "Theory of Populations" [24] in der folgenden Form vorgeschlagen:
Wobei die Breite des Jahresrings ist, ist die Zeit (in Jahren), ist die Holzdichte, ist ein Koeffizient, ist eine Funktion des Massenwachstums des Baums.
Mit der Vernachlässigung natürlicher sinusförmiger Schwingungen in der Baummasse Die Formel der Änderungen der Jahresringbreite lautet:
Dort und und sind positive Konstanten.
![{19style c_ {4}} [19659082] sind einige Koeffizienten, <span class=](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/25742a2b7d874de2f4b66108d3f39db799573c9d)
Die Formel ist nützlich für die korrekte Approximation von Abtastdaten vor dem Datennormalisierungsverfahren.
Die typischen Formen der Funktion des jährlichen Wachstums des Holzrings ist in den Figuren gezeigt.
Probenahme und Datierung [ edit ]
Dendrochronology stellt Exemplare von einmal lebendem Material zur Verfügung, die genau auf ein bestimmtes Jahr datiert sind. [25] Datumsangaben werden oft als geschätzte Kalenderjahre BP dargestellt. vormals, wenn "Gegenwart" sich auf den 1. Januar 1950 bezieht. [25]
Holzkernproben werden genommen und zur Messung der Breite der jährlichen Wachstumsringe verwendet; Durch die Entnahme von Proben von verschiedenen Standorten in einer bestimmten Region können Forscher eine umfassende historische Sequenz aufbauen. Die Techniken der Dendrochronologie sind in Bereichen, in denen Bäume unter Randbedingungen gewachsen sind, wie Dürre oder Halbtrockenheit, in denen das Ringwachstum empfindlicher für die Umwelt ist, eher konsistent als in feuchten Gebieten, in denen das Wachstum des Ringrings einheitlicher ist (selbstgefällig). Darüber hinaus sind einige Baumgattungen für diese Art der Analyse besser geeignet als andere. Zum Beispiel ist die Borstenkegelkiefer außergewöhnlich langlebig und wächst langsam und wurde ausgiebig für Chronologien verwendet. noch lebende und tote Exemplare dieser Art liefern Jahrtausende alte Baumringmuster, in einigen Regionen mehr als 10.000 Jahre. [26] Derzeit beträgt die maximale Spannweite für eine vollständig verankerte Chronologie etwas mehr als 11.000 Jahre B.P.
Im Jahr 2004 wurde eine neue Radiocarbon-Kalibrierungskurve, INTCAL04, international ratifiziert, um kalibrierte Daten auf 26.000 bp. Für den Zeitraum bis 12.400 v. Chr. Werden die Radiokarbondaten gegen dendrochronologische Daten kalibriert. [27]
Die Dendrochronologie-Praxis steht vor vielen Hindernissen, einschließlich der Existenz von Arten Ameisen, die Bäume bewohnen und ihre Galerien in das Holz hineinführen, wodurch die Ringstruktur zerstört wird.
Referenzsequenzen [ edit ]
Europäische Chronologien, die von Holzkonstruktionen abgeleitet wurden, fanden es zunächst schwierig, die Lücke im 14. Jahrhundert zu überbrücken, als sich eine Gebäudepause ergab, die mit dem Black zusammenfiel Tod [29] Es gibt jedoch ungebrochene Chronologien aus der Vorgeschichte, beispielsweise die dänische Chronologie aus dem Jahr 352 v. Chr. [30]
Das Wachstum von Baumringen ist nicht nur von Jahr zu Jahr möglich, sondern kann auch dem Standort entsprechen, da das Klima auf einem Kontinent nicht konstant ist. Dadurch ist es möglich, die Quelle von Schiffen sowie kleinere Artefakte aus Holz zu bestimmen, die über weite Strecken transportiert wurden, z. B. Bildtafeln für Gemälde und Schiffsbauholz.
Anwendungen [ edit ]
Radiocarbon-Datierungskalibrierung [ edit ]
Daten von Dendrochronologie können als Kalibrierung und Überprüfung von Radiocarbon verwendet werden dating [25]
Climatology [ edit ]
Die Dendroclimatologie ist die Wissenschaft der Bestimmung des Klimas der Vergangenheit von Bäumen, hauptsächlich aus den Eigenschaften der jährlichen Baumringe. [31] Andere Eigenschaften der Jahresringe, wie maximale Latewood-Dichte (MXD) haben sich als bessere Proxies als einfache Ringbreite erwiesen. Anhand von Baumringen haben Wissenschaftler vor vielen Jahrhunderten viele lokale Klimazonen geschätzt.
Kunstgeschichte [ edit ]
Die Dendrochronologie ist für Kunsthistoriker in der Region wichtig geworden Datierung von Tafelbildern. Anders als bei der Analyse von Mustern von Gebäuden, die typischerweise an ein Labor geschickt werden, müssen Holzstützen für Gemälde normalerweise in einer Museumskonservierungsabteilung gemessen werden, was die verwendbaren Techniken einschränkt. [32] [32]
Neben der Datierung kann die Dendrochronologie auch Informationen über die Quelle des Panels liefern. Es hat sich herausgestellt, dass viele frühniederländische Gemälde auf Tafeln aus "Baltischer Eiche" gemalt wurden, die über die Häfen der Hanse aus der Weichsel verschifft wurden. Eichenplatten wurden in einigen nördlichen Ländern wie England, Frankreich und Deutschland eingesetzt. Hölzerne Stützen außer Eiche wurden von niederländischen Malern nur selten verwendet. [33]
Da Platten aus erfahrenem Holz verwendet wurden, muss bei der Schätzung von Datumsangaben eine unbestimmte Anzahl von Jahren zugelassen werden. [34] Die Platten wurden an den Außenringen beschnitten, und oft verwendet jede Platte nur einen kleinen Teil des Radius des Rumpfes. Folglich führen Datierungsstudien normalerweise zu einem "Terminus post quem" (frühestes mögliches) Datum und einem vorläufigen Datum für das tatsächliche Eintreffen eines erfahrenen Rohpanels unter Verwendung von Annahmen bezüglich dieser Faktoren. [35] Als Ergebnis zahlreicher Sequenzen Von den 250 zwischen 1971 und 1982 analysierten Gemälden aus dem 14. bis 17. Jahrhundert waren 85 bis 90% möglich; [36] wurde inzwischen eine viel größere Anzahl analysiert.
Ein Porträt von Mary, Königin der Schotten in der National Portrait Gallery in London, war vermutlich eine Kopie des 18. Jahrhunderts. Die Dendrochronologie ergab jedoch, dass das Holz aus der zweiten Hälfte des 16. Jahrhunderts stammte. Es wird jetzt als Originalgemälde eines unbekannten Künstlers aus dem 16. Jahrhundert betrachtet. [37]
Dendrochronology wurde dagegen auf vier Gemälde angewendet, die dasselbe Thema, das von Christus, das Geld ausweisen -Leihgeber aus dem Tempel. Die Ergebnisse zeigten, dass das Alter des Holzes zu spät war, um von Hieronymus Bosch lackiert zu werden [38]
. Obwohl die Dendrochronologie zu einem wichtigen Instrument für die Datierung von Eichenholzplatten geworden ist, ist dies der Fall nicht effektiv bei der Datierung der Pappelplatten, die von italienischen Malern wegen der unbeständigen Wachstumsringe in Pappel häufig verwendet werden. [39]
Im 16. Jahrhundert wurden Holztafeln allmählich durch die Leinwand als Unterstützung für Gemälde ersetzt Das bedeutet, dass die Technik für spätere Gemälde weniger häufig anwendbar ist. [40] Außerdem wurden im 19. und 20. Jahrhundert viele Tafelbilder auf Leinwand oder andere Träger übertragen.
Archäologie [ edit ]
Die Datierung von Gebäuden mit Holzkonstruktionen und Bauteilen wird auch durch Dendrochronologie vorgenommen; Dendroarchäologie ist die Bezeichnung für die Anwendung der Dendrochronologie in der Archäologie. Während Archäologen Holz datieren können und wann es gefällt wurde, kann es schwierig sein, das Alter eines Gebäudes oder einer Struktur, in der das Holz verwendet wurde, endgültig zu bestimmen. Das Holz könnte aus einer älteren Struktur wiederverwendet worden sein, könnte vor dem Gebrauch jahrelang gefällt worden sein oder als beschädigtes Holzstück ersetzt werden. Die Datierung des Gebäudes durch die Dendrochronologie erfordert daher Kenntnisse der Geschichte der Gebäudetechnik. [41] Viele prähistorische Gebäudeformen verwendeten "Pfosten", die ganze junge Baumstämme waren; Wenn der Boden des Pfostens im Boden überlebt hat, können diese besonders nützlich sein.
Beispiele:
- Navan Fort, wo im prähistorischen Irland eine große Struktur mit über zweihundert Pfosten errichtet wurde. Der zentrale Eichenposten wurde 95 v. Chr. Gefällt. [42]
- Klippenwohnungen von amerikanischen Ureinwohnern im trockenen Südwesten der USA. [ Zitat erforderlich]
- The Fairbanks House in Dedham, Massachusetts. Während behauptet wurde, dass das Haus lange Zeit um 1640 errichtet worden war (und das älteste Holzhaus in Nordamerika ist), bestätigten Kernproben von Holz, die einem Sommerbalken entnommen wurden, dass das Holz von einer Eiche stammt, die 1637/78 gefällt wurde. Eine weitere Probe aus einem anderen Balken ergab ein Datum von 1641. Damit wurde bestätigt, dass das Haus ab 1638 gebaut wurde und einige Zeit nach 1641 endete, da das Holz vor seiner Verwendung im damaligen Gebäudebau in Neuengland nicht gewürzt wurde. [43] [43] 19659237] Die Bestattungskammer von Gorm dem Alten, der im Jahre 1954 starb. 958, [44] wurde aus Holz von 958 geschlagenen Hölzern gebaut. [41]
- Veliky Novgorod, wo zwischen dem 10. und dem 15. Jahrhundert zahlreiche aufeinanderfolgende Schichten von Holzpflasterpflaster über die Anhäufung gelegt wurden [45]
Verwandte Chronologien [ edit ]
Die Herbchronologie ist die Analyse von Jahreswachstumsringen (oder einfach Jahresringen) im sekundären Wurzelxylem mehrjähriger krautiger Pflanzen. Ähnliche saisonale Muster treten auch in Eisbohrkernen und in Varven (Sedimentschichten in einem See, Fluss oder Meeresboden) auf. Das Ablagerungsmuster im Kern variiert für einen zugefrorenen See gegenüber einem eisfreien See und mit der Feinheit des Sediments. Sklerochronologie ist die Untersuchung von Algenablagerungen.
Einige Säulenkakteen zeigen auch ähnliche saisonale Muster in den Isotopen von Kohlenstoff und Sauerstoff in ihren Stacheln (Akanthochronologie). Diese werden für die Datierung auf ähnliche Weise wie die Dendrochronologie verwendet, und solche Techniken werden in Kombination mit der Dendrochronologie verwendet, um Lücken zu schließen und den Umfang der saisonalen Daten zu erweitern, die Archäologen und Paläoklimatologen zur Verfügung stehen.
Eine ähnliche Technik wird verwendet, um das Alter der Fischbestände durch Analyse der Wachstumsringe in den Otolithenknochen abzuschätzen.
Siehe auch [ edit ]
Referenzen [ edit
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