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树轮考古学研究进展

2018-07-07祁承经彭继庆彭春良廖菊阳

中南林业科技大学学报 2018年6期
关键词:年表考古学年轮

祁承经 ,彭继庆 ,彭春良 ,廖菊阳

(1.中南林业科技大学,湖南 长沙 410004;2.湖南省森林植物园,湖南 长沙 410116;3.湖南省长株潭城市群森林生态系统定位观测站,湖南 长沙 410116)

1 树轮考古学定义及学科发展梗概

树轮考古学(Dendrochaeology)是树木年轮学或树木年代学(Dendrochronology)在实践应用中衍生出的分支学科,其学科的学术基础仍源于其母学科中,但两者研究内容和研究对象往往互相渗透和覆盖。按微机百科的定义:“树轮考古学是应用树木年轮学的技术来研究残遗植被、古建筑、古器物、古家具、古艺术品和古乐器的年代及有关情景”[1]。根据树木年轮定年是最真实和绝对准确的年代测定方法,适用于考古学家,因为树木最外的年轮也就是构成古建筑物的第一年。 另一论点是:“根据年轮测定考古遗址中的木器物原树被砍伐的年代季节、产地、运输、加工和利用”[2]。树木年轮学与树轮考古学,从字面上看是考证树木年代的科学,但现今已发展成为一门多学科的科学,旨在揭示年表和环境数据,用以探求各种与考古学相关领域的疑难问题,它经常采用多学科技术来探求历史时期人类的行为和文化发展并给予正确的回答。其研究领域包括过去年代的建筑物分析,涉及生物学、气候学、经济学、生态学、历史、林业、地质、历史, 水文、污染研究、政治学、资源经济学、社会学、火山等。年轮序列也用于校正放射性碳同位素的定年[3],以及核实其它技术定年的数据,包括古地磁学[4]、历史学[5]、黑曜石水合作用(obsidian hydration)、冷光(luminescence)测年[6],以及地层学分析(stratigraphic analysis)[7]。总体来看,上述论述所指的考古学主要包括两方面,一是根据年轮系列记录对自然环境方面的的追踪,即古环境变化及复原;另一方面是社会人文性质,主要是指人类行为包括:古建筑、文物古迹、遗址、古艺术品和乐器的分析和定年。现确定本文以研究社会人文考古为论述对象,暂不涉及树轮生态学内容。

据资料[8],树轮考古学启蒙于古希腊时代,19—20世纪期间为学科形成的蕴酿时期。20世纪初(2010s)为学科形成的奠基阶段。天文学家Douglass(1867—1962年)于1894年建立天文观测站时发现大量被砍伐的树桩具有相同的年轮格式,这使他联想到年轮与气候、与太阳活动的关系。作为树木年轮学先驱,他于1920s将极重要的交叉定年原理用于研究有关学术领域,从气候学、天文学到考古学。1914年起,Douglaso耗费15 a时间探索当时最大的考古之谜,如普韦布洛(Puebloan)遗址;科罗拉多州西南部梅萨维德(Mesa verde)国家公园史前印第安人悬崖宫房遗迹(见图1)(遗址中的木材年轮计数显示其砍伐于1073年);新墨西哥州查柯峡谷遗址;科罗拉多州普韦布洛(Pueblo)印第安人村庄等。1929年他采集到一活树年轮样本,使之将上述古建筑年轮桥接起来,终于使全部废墟得以定年并著写论文发表[9]。此发现被视为考古学研究的里程碑,同时使年轮学成为科学研究的一支主流;致使Douglass无愧地被后人奉为“树木年轮学之父”(见图2)。但按历史发展而论,应该是 Twining(1827) 、Babbage(1838)、Kuechler J (1859)以及Douglass (1904)以年轮宽度为基础共同建立了交叉定年的原理和方法,而Douglass是后来居上,独占鳌头[10]。

图1 悬崖宫房是早期文明的一卓越中心Fig.1 Cliff Palace is a preeminent center of early civilization

图2 1940年Douglass在亚利桑那州图森实验室工作Fig.2 Douglass worked in the laboratory in 1940, in Tucson, Arizona

Douglass的后继人发展如下:德国Huber(1899—1969年) 系 Douglass之 友, 后 将Douglass的技术启动运用于欧洲,现今他被视为欧洲树木年轮学之父。Schulman(1908—1958年)是Douglass唯一的学生,他的成就是发现更老的树木年表,尽可能将复原气候记录推向更古。同时不断拓宽树木年轮学的应用领域,特别是气候学和水文学,并向世界各地广为传播。Fritts(1928—)被视为现代树木年轮学之父,发展更定量技术对本学科进行革命性的变革,进一步在更广泛领域证实树轮定年的效能。他还将计算机技术和编程技术引入本领域,并不断发展树轮和气候的模拟模式。Swetnam(1955—)任亚利桑那州图森树轮实验室主任。他将树轮技术引入研究林野火和昆虫大发生使本学科不断创新。同时,不断对研究生施加强化定量生态学应用上的培训。Stahle (阿肯色大学)在研究美国东南地区树木年轮学与古环境方面有卓著贡献,他发现近2000年树龄的落羽杉而得名。现致力于墨西哥本领域的研究。Cook (哥伦比亚大学) 将多项统计学技术引入本学科,尤其是常规运用ARSTAN (树轮数据标准化最普遍的程序)。他在塔斯马尼亚岛发现生长数千年的塔州泪柏(Dacrydium franklini),他还在蒙古、澳大利亚、尼泊尔、不丹和加拿大取样进行树木年轮研究。

Dean(1996)认为树木年轮定年的用途可归结三方面:考古学中的“精密计年”,“环境”(还原古环境变化)和“行为”(还原历史发生的事件) 。树轮考古学的构建或工作程序实际包括三方面,本文亦按此三题目逐一论述:(1)古文物的价值和展出意义首先是要知道它的来历,它产生于何时何地(when and where),交叉定年是树轮考古学的关键技术。(2)地区主年表(master chronology)的建立。主年表如同某地区的基本档案,一旦当某一古物样芯需要定年时,一定先要与主年表匹配,主年表建立的年代越长越有价值。(3)按地区、按类别分别论述各地树轮考古实践的发展和成果的进展。

2 交叉定年科学方法的建立

交叉定年(crossdating)是树木年轮学的基本原理,它是一种确保每圈年轮定为严格无误的形成年份的技术[11],此法通过不同树木样芯之间年轮宽窄系列格式匹配完成。 Fritts and Swetnam(1989)给定义更完善附加:“交叉定年是通过对来自同树不同的样芯或不同地不同的树木样芯之间是否存在或空缺同步序列(匹配)的检验,来鉴别二者年轮序列的同步性或可能会发生的误判”。因为在某些特别严酷的年份树种会产生年轮缺失或者产生不完全或局部不完全的年轮,如“晶体状”或“月形”轮,“双年轮”或“伪年轮”。在干旱的美国西南地区,水分匮乏对树木的压迫比受极端温度的迫害要突出,往往在年轮序列中留下特别的标记(如特别窄的年轮),使不同样芯的序列匹配过程中容易识别,交叉定年得已顺利完成。根据有关文献的论述,交叉定年一般可归纳为下列3种方式和方法进行。(1)年轮序列匹配法;(2)年轮序列桥接法;(3)骨架图法。

2.1 年轮序列格式匹配法

一般操作过程是先将样芯用细砂纸打磨,使年轮清晰可见,在用双筒解剖镜观察摄影,进行观察分析其可匹配性。在20世纪初期,Douglass凭视觉观察年轮宽度变化或某些特别标记就可以完成交叉定年[12](见图 3 )。

图3 波士顿美术博物馆王朝VII世石棺中的两块雪松木板Fig.3 Two pieces of cedar planks in the VII world sarcophagus of the Boston Museum of fi ne arts

在实验室里取得供研究的树木圆盘或样芯,用双筒解剖镜观测,一般在生境严酷的条件下,常间或出现特窄的年轮和某些特异标记,使之成为观察年轮格式可匹配性的参考。如观察某树木样芯,10年期间年轮格式为N-W-W-N-N-W-NW-N (N表示窄年轮;W表示宽年轮);而另一样芯10年期年轮系列格式也为为N-W-W- N-N-W-N-W-N,则二者可考虑匹配。应指出,两重叠的样本必须全部年轮匹配才能认为定年完成。下面列举一实例说明:这里有2个年轮序列来自美国亚利桑那州北部名为Betatakin 考古遗址中发现的梁木。此2个梁木树芯系花旗松,他被阿那萨齐人(2000到700年前生活美国西南地区的印第安人)砍伐建此遗址。左位的样芯取自一木梁,右位位样芯取自遗址的另一处另一木梁。我们从图可清楚见到两个样芯如何相对交叉定年,即两株不同的树木样芯的窄年轮位置是共有的,二者通过虚线连接。如果左边样芯针对该地区主年轮年表已定年,则右边样芯很容易确定其日历年(见图4)。

图4 通过二样芯之间的虚线将窄年轮连接,显示其可匹配性Fig.4 Rings are connected by dashed lines between the two cores to show their matchability

2.2 桥接法

桥接法实际上也就是通过多个年轮系列重复交叉定年,使之连接成一串长年表,一端为现代已知年龄的活树,另一端为远古某废墟中的梁木,两者通过中间环节的多次交叉定年而衔接。Douglass 创立桥接法使来自远古的木材、木器物,甚至埋在泥炭中半化石状的木炭通过交叉定年或多次桥接交叉定年,终使古木或古木炭得以定年。Douglass观察到1900年的干旱在树木年轮序列中留下极窄的年轮,于是推测在同一区域的所有树木都会出现此窄年轮,只是由于年龄不同在树芯位置上会有所各异。可推断凡是在同一地区1900后砍伐的树木都会在年轮系列中保留有此特窄的年轮,如在一原始印第安人(普伟布洛人)住宅的木梁中发现在此年轮序列特征,通过多回重复桥接法匹配衔接,绘制年轮序列图最后计算出古梁木年表为AD500年(见图5)。

图5 借助于桥接法建立树轮序列Fig.5 Establishing a tree-ring sequence by means of the bridging method

图6是一更直观的桥接法定年,定年的前提是,研究对象的年轮序列必须通过交叉定年检验为匹配的。图中的起步图例(左1)为一堆埋于泥沼中的木炭(半化石),按步进法与另一贮木场的原木经交叉定年而衔接,第4步为一大教堂,第5步为一活树(右1),如活树年表为已知则木炭的年代可得以测定。

图6 桥接法定年实例Fig.6 Establishing a tree-ring sequence by means of the bridging method with an instance

现在树木年轮学家们已使用Douglass技术在各地建立主序列年表。大多能反映有关树种地区的生长模式。对美国干旱地区的古沼泽松大量研究证明,他仍然作为古树活着或作为古住宅的梁木存在,它的主系列年表可追溯到8700年前。

2.3 骨架图定年法

Douglass 在2000s 初期创立了模拟技术制作出一年轮生长表征图,即骨架图(skeleton plot)。一旦许多骨架图系列进行比较,所有伪年轮、年轮缺失均可识别出,而且多重年轮系列可正确交叉定年,建立汇总的主年表后可用于对新样本进行交叉定年[14]。作为考古的目的,人们希望发现越来越古老的样本,使树轮年表向越来越古老年代延伸[15]。

操作程序为:先用细砂纸将打磨样心,在显微镜下观察,每10轮做一标记,直到最后一轮;进而在座标纸上画骨架图:每一条纵坐标线代表一轮,在窄轮处用竖线做标记,年轮越窄,竖线越长,最窄处可画满1格,宽窄是和它相邻前后轮相比较而言的,极窄的轮可作为特征轮用于样心之间的互相对比。再进而汇总,将所有完成的骨架图,以窄轮为控制线提取其共同特征,直到将所有骨架图都汇总成一个图。最后给每个代表年轮的竖线以确切的日历年代,并标记在骨架图上就初步完成了交叉定年(见图7)。现代统计技术和计算机程序也用于对年轮宽度测算和交叉定[16]。交叉定年一般使用WinDENDRO硬件和软件系统, 硬件主要是用于扫描年轮图像,软件则用于分析图像和获取数据,然后用COFECHA控制质量过程,使用者已对中国西南高山针叶林800样芯进行测算和处理,获取了大量数据[17]。

图7 骨架图定年的实例示范Fig.7 Establishing a tree-ring sequence by means of the skeleton plot

3 长链年表的追溯与长年表的建立

按树种和地区建立长链(长历史记录)表是研究某地区和某树种年轮研究的重要的第一步,当木样品来源于遥远的过去且欠缺年表参考资料时,定时并非那么简单。根据世界各地对古木器物样芯定年的经验,最可靠的捷径是将其与一已知年表的样芯相匹配,即可匹配出它本身的年表,那个作为依据的年表被称为主序列年表(master chronology),主年表是有地区性的,年岁越长越有价值,相当一年轮库的基本档案,该地区全部树轮样芯定年都要以它为依据。现在大量长年表建立于世界各地:北美[18],欧洲[19],南美[19-20],亚洲[21-24],澳大利亚塔斯马尼亚[25],以及新西兰[26]。北美最长的考古树轮年表—松属和冷杉属可追溯至公元前300年,剌果松Pinus longaeva年表为8 400以上,可延伸到10 000年。欧洲栎年表为10 479 年,延伸至公元前8480年[27]。欧洲赤松Pinus sylvestris为2012年,此给欧洲研究人员一完整的从现今回溯至晚冰期树轮系列,此时欧洲对栎树生长来说是相当够冷(但它与橡树年表初期重叠超过500年)。在近期年表可望加长到早仙女期和晚仙女期。爱琴海年表主要是Quercus,Juniperus,和Pinus,总体上越过6 500年,最长的附加至1 636年[28]在南半球,南安第斯山的智利柏Fitzroya cupressoides年轮系列达公元前1 634年,而且新西兰的银松Lagarostrobus colensoi年表达1 200年。在塔斯马尼亚(岛)有一种塔州泪柏Lagarostrobus franklinii年表为4 100年。由于森林的开发,树木考古中的树木定时仅限于追溯19世纪以前的年代南非最长的年表为413年的桧状南非柏Widdringtonia cedarbergensis。Shao利用生长在青藏高原的祁连圆柏Sabina przewalskii 11株活树年轮系列交叉定年重建1 437年降水历史年表。Zhang Y等利用祁连圆柏年轮系列交叉定年重建祁连山中山地区775—2006年(1 232年)的降水过程年表。在南半球,南安第斯山的智利柏Fitzroya cupressoides年轮序列达公元前1 634年,而且新西兰的银松Lagarostrobus colensoi年表达1 200年;新西兰Fowler A根据7样地21株南方贝壳杉Agathis australis树木建立 1597—1996年表,系一高质量主年表。在塔斯马尼亚(岛)有一种塔州泪柏Lagarostrobus franklinii年表为4 100年。由于森林的开发,南非最长的年表仅为413年的桧状南非柏Widdringtonia cedarbergensis。

北美计有573种乔灌木已进行了树轮研究,其中有180种做了交叉定年。一些用于考古研究的重要的属是已研究的种/ 已进行交叉定年的种:松属Pinus(63/54),栎属 Quercus(44/27),冷杉属Abies(34/21),云杉属Picea(21/19),圆柏属Juniperus(21/15),落叶松属Larix(9/9),杨属Populus or(10/7),槭属Acer(10/6),桦属Betula(15/5),铁杉属Tsuga(7/5),和雪松属Cedrus(4/4)。Grissino-Mayer的目录大全及对各个种在树木年轮学中重要性的评定。

一些实验室和地区已经拥有悠久的历史卓越的年轮的研究成果,如美国西南部、西欧和日本。新的实验室也在世界各地出现,他们需要优先建立和完善自己的年表史,而后将它们应用于研究考古学和文化遗产问题。文化遗产中树木年代学研究结果通常发表在灰色(不易查阅到)文献中,他们是非常重要的,以当地语言刊出,而且在世界通用团体难以取阅[29]。所以,树木年代学文献目录联网(Kaennel Dobbertin and Grissino-Mayer 2004,2005)[30]是一必不可缺的信息来源,特别是,如果作者能定期提供相关的参考资料,以保持其新颖性[31]。

长寿树种的年轮记录是自然界留下的珍贵历史数据,它本身就是一长的树轮年表,不需要桥接过程(见表1)。

4 树轮考古学在人类文化遗产研究中的成果

4.1 国际学术会议(2000—2007年)展示出树轮考古学在文化遗产中研究的成果

在人类步入第3个千年之际(2000—2007年),树木年轮学团体在阿根廷、加拿大、中国和瑞士等地召开了一系列系列国际树木年轮学会议(ICD),如。2000年阿根廷门多萨以树轮气候学为主题的第5届ICD会议。2001年在瑞士达沃士召开的国际会议主题为“树木年轮学的未来—树轮和人民”,此主题包括了树木年轮学各方面。由Baillie和Kuniholm提出了两篇树轮考古学全会论文,此举反映了本学科领域主流形势生机盎然,但各地多数小实验室仍处于惨淡经营状态。

2002年第6届国际树木年轮学会议ICD在魁北克召开,主题是“树木年轮学,环境变化和人类历史”,此主题应归于树轮生态学。在一个以年轮为基础研究文化遗产的特别会议上,报告人是使用树木年轮学对德国、青铜器时代的带立桩居住所古环境定时的研究,还有瑞士青铜器时代考古遗址短序列定时的意义和人类对森林环境影响的定时研究[32]。俄罗斯已建立沃洛格达(Vologda)地区和俄罗斯阿尔泰山巴泽雷克(Pazyryk)古文明居住所的现代和历史年轮系列年表。日本[33]树轮考古学已经取得许多运用,泰国也首次提出对柚木棺材的研究。

表1 世界长寿树种记录†Table 1 Longevity tree species record

第7届国际树木年轮年代学会议(ICD)于2006年在中国北京召开,会议主题是“环境变化,即文化多样性,环境可变性”。近年来,亚洲的树木年代学研究取得了令人赞叹的进步。日本同行报告指出,对奈良古庙、山毛榉木制的民间工艺品古物进行了研究,还使用上微距焦X射线计算机断层扫描技术。 韩国已对著名的古庙Bubju Temple和传统家具进行了定时,而泰国对柚木棺材进行了定年。蒙古在寺庙和古坟墓研究上取得了重要进展。中亚、俄罗斯高亚地区在研究落叶松树木年轮学和考古遗址上已取得显著的成就[34]。

除了前述的世界会议外,还应该提到的一些小规模会议,如2000年在奈良召开的日本国际树木年轮学研讨会,在该会上,首席科学家作了关于欧洲、北美、日本、韩国[35]和近东[36]有关研究文化遗产的树木年轮学的报告。欧洲的树木年轮学会议接连召开,如2001年在斯洛文尼亚,2003年在奥地利,2004年在德国,2005年在意大利召开,连续提出了大量各式各样关于树木年轮学的课题,包括相当数量对文化遗产的贡献。虽然这些会议在欧洲召开,但与会者来自世界各地。会议文献以PDF格式见诸于会议网页。

欧洲树木年轮学会EuroDendro2001(斯洛文尼亚)、EuroDendro 2003(奥地利)、Euro Dendro 2004(德国)及EuroDendro 2005(意大利)提出了大量树木年轮学各式各样的问题。有关文化遗产论题,虽然会议在欧洲召开,但与会者遍及全球各地。会议文献在网上可搜索到摘要。会议以TRACE为题[Tree Rings in Archaeology,Climatology and Ecology(考古、气候和生态的年轮学)],自2002年起,TRACE 2002, 2003, 2004,2005, 和 2006在欧洲召开,参与者来自全球各地。会议中有关考古和文化遗产的树木年轮学文献可在有关网页中搜索到。国际木材解剖学会(IAWA)鼓励向IAWA和IAWA期刊(IAWA Journal)投递有关考古和文化遗产的树木年轮学研究成果。尤其是IAWA运行召开的两个学术会议在此应予提及:一是2004年法国蒙彼利埃召开的国际木材科学讨论会;另一个是2006年东京召开的第6届太平洋地区木材解剖学会议,两会都为文化遗产中的树木年轮学发展作出了贡献。

4.2 树轮学考古学在世界文化遗产研究上的贡献

树木考古学研究的最古老遗址是位于欧洲阿尔卑斯山周边史前湖滨居所(高脚屋pile dwelling)。它们主要建成于晚新石器时代和青铜器时代,约公元前6000—800。坐落在瑞士、法国和德国阿尔卑斯山北部的多数遗址已根据树木年轮学研究定年,而且为以往的森林发展、人类生活及对过去古环境影响方面演绎出大量信息[37-40]。前已论及世界最长的树轮年表,欧洲栎即霍恩海姆栎(Quercus petraea 和 Q.robur)年表可追踪至公元前8 480年[41]。在初期铁器时代,铜器时代到中世纪开始开采岩盐矿并命名为哈斯洛特时期Hallstatt Period(铁器时代),它是重要的考古遗址,近期Grabner et al.(2007)[42]研究成果会有助于了解那个遗址的动态。树木年轮学对西欧和中欧残存木制物的研究已反复获得肯定的成果[43],

英国在考古遗址上的研究名声卓著,由于各地长年表记录的建立使诸多史前遗址得已确定,并据此来解释过去的气候变化[44]。此外,应该提到的是为中世纪城市教堂建筑定年[45]、古城堡、古住宅、和土著建筑物件和器材定年。这些研究特别重视根据年轮信息揭示出过去特殊极端严酷的年份,此为交叉定年留下易匹配的特征。

在阿尔卑斯山脉南部的意大利、斯洛文尼亚和奥地利,迄今对古迹的定年很困难,因为这里缺乏长的年轮年表记录可作为定年的基准。根据威尼斯[46]历史建筑木器物、西西里陶尔米纳圣尼古纳斯St.Nicholas教堂,以及意大利中部和南部其它建筑物定年的事实,说明意大利在树木年轮学和文化遗产的研究的进展[47]。根据世界各地大量的研究显示出对木材边材的重视。维罗纳(Verona)年轮实验室对意大利北部威尼斯许多建筑物给予了定年。至于维泰博(Viterbo) 实验室对来自意大利中部和北部的木建筑物给予了定年。

斯洛文尼亚由于卢布尔雅那(Ljubljana) 实验室的研究建立了一栎树548年年表,并根据此年表建立斯洛文尼亚东南部夏季干湿气候变化系列[48-49]。还完成了斯洛文尼亚和意大利北部地区落叶松树木年表和地区历史建筑定年[50]。匈牙利则建立了405年的年表系列[51]。波兰的树木考古学研究已取得若干进展[52]。爱沙尼亚利用欧洲赤松的年轮学研究成果用于气候重建[53]。Zunde(1998)对中世纪拉脱维亚里加出口的木材进行了定年研究。

值得特别注意的是艺术项目,由于艺术品的高价值不得不给予非常精确的定年,并创造出非破坏性的实验操作方法。其中最富代表性的项目是对16世纪比利时画家Henri Bles作品的定年[54]。以塔林爱沙尼亚艺术博物馆的德国艺术家埃森(Hans van Essen)命名的两幅油画是由波罗的海的木材所制成的[55],对此进行了树木年轮学分析,有助于艺术历史学家鉴定两幅油画之间的关系。还有自挪威出土的考古木制品的研究[56]。由于缺少可参考的树木年轮系列,古埃及帝国古文物及巴勒斯坦文明古物不能定年,因为用于制造古文物木器的森林已长久不存,此年轮系列难与现今活树衔接下来。

在近东、东地中海和爱琴海,树木年轮学成果对考古的贡献也已取得很大的进展[57-59]。上述地区的古环境条件,特别是灾害事件已能与树木年轮调查成果相互关联。由于埃及缺乏足够的参考年表史,对该地古器物定年是一大障碍,因为木器的研究是依赖于木材解剖学。尽管古木材器物具有树木年轮学的潜在性能,但由于近代森林贫乏,即使长而连续的年轮年表也很难延伸到现在。某些埃及和巴勒斯坦古文明时期的树种在近期已不复存在[60]。

在日本,日本扁柏Chamaecyparis obtusa长的主年轮年表可追溯到B.C.91,日本柳杉Cryptomeria japonica为B.C.1313, 日 本 金 松Sciadopitys verticillata为A.D.22,此有助于修正第一个千年时期日本古墳时代(AD.250—AD538)和弥生时代(BC200—AD200)定年数据。在亚洲,日本在本领域研究成绩卓著,而且根据世界上尚存的世界上最古老木结构建筑——奈良法隆寺成功定年为公元594年。再者,将X射线和断层X光摄影装置技术用于木船定年[61]。蒙古经过精深的研究,对该地区最古老的寺院和墓地实施了定年。韩国也取得了明显的进展。俄罗斯发现了15世纪居住所[62]。

用于作为中国文化遗产木器的树木年轮学成果相对较少,中国历史悠久,蕴藏的考古文物数量巨大。近期考古学家和树木年轮学家在中国青海的研究有助于对吐蕃王国古墓出土木器的考察,此研究构建了一长年表,并根据它重建公元前550年的年雨量。在第7届树木年轮学会议上,评述韩国、泰国和蒙古树木年轮学取得了快速的发展。此外,还报告了西伯利亚的研究成果,包括对西伯利亚西塞亚人古墓及匈奴萨尔马提亚人古墓的研究,而且还建立一新的树木年轮学年表,此年表有助于校正该地区原有的铁器时代考古年表学。

4.3 大学实验室树轮考古学的研究成果

如前所述,亚利桑拉州Tucson树轮实验室(LTRR)具有世界研究树木考古学最长的历史,许多研究论及史前建筑定年,其研究范围包括北美洲多种印第安土著人(Navajo、Ute、Hopi、Zuni和Puebloan)的古老土著文明,对许多土著遗址定年并首次对当时人类行为在年轮基础上进行了研究[63]。同时,根据年记录首次对气候进行分析和评估,表明干旱历史阶段更为突出,它影响到社会变化[64]。关于上述问题,还有一索古的研究[65]是根据欧洲中世纪不正常的气候,即根据小冰期气候产生的年轮记录尝试重建,结果表明当时多雨的气候有利于小鼠种群的发展,它暗示了当时瘟疫蔓延的主要致因。

康奈尔大学树木年轮实验室特长于对纽约和美洲北部的历史住宅按时间尺度归类。研究工作是对非常古老的木材定时,它们来自埋藏于湖泊、锚地,根据已有的参考数据来看,它们可追溯到更新世晚期[66]。阿肯色大学地理学系在研究过去气候及其对美洲和墨西哥人类文化的影响上已取得实质性的进展[67]。

从国家尺度研究民族建筑来看,加拿大温哥华或不列颠哥伦比亚研究人员对16世纪和20世纪的要件进行了定年。根据欧洲年轮研究协会和欧洲目录统计,欧洲年轮研究协会有50个以上,他们所属的树轮考古实验室都与历史文物定年有关。北欧的栎木雕刻以及吕倍克Lübeck大教堂的雕像[68]已成功定年。中世纪栎木和山毛榉木书籍封套也已成功定年[69]。对古乐器定年也已获得显著成果,表现在对许多珍贵的乐器标记上专用符号[70-71]。为了分清古乐器的真伪,有必要追溯制乐器树木的产地,根据乐器的特点可显示出制造商制作的地点,从产地来源以辨别真伪[72]。在中欧和西欧的罗马时期,由于树木年轮学给分析木制品提供证据而获得有效的结果[73]。在地中海东部地区,树轮考古学遗址定时已经开启了树轮考古学研究的根本步骤[74]。

德国汉堡大学已阐明吕贝克Lübeck中世纪城市定年进展,在已完成的系列中,对过去森林的生长研究、木材运输问题、以木材为贸易为基础的经济关系研究,已及森林砍伐季节等已进行了确切的调查[75]。霍恩海姆大学曾建立世界最长的树轮年表,还试图建立另一新地区的年表,以便利用在历史建筑物研究上[76]。德国柏林、福兰克福、哥廷根、霍恩海姆和科隆实验室以及德国那些已发表与历史文物有关的定年研究,不仅限于德国,还包括世界其余地方(例如贺尔森耐尔Heussner,斯特法尔Westphal,洛伊施纳Leuschner,泰格尔Tegel和施密特Schmidt)。欧洲的铁器时代已进行了较多的研究,重要研究成果详见Grabner等的论文[77]。

综上所述,树轮考古学与树木年轮学二者同步发展,很难截然分开,其发展梗概可归结于后[78]:19世纪初期,美国树木年轮学与考古、史前文化研究是在通过美洲西南部印第安古居住所遗址的研究过程中崛起的,它一直走在世界的前列。随后的几十年在欧亚大陆和远东树木年代定年取得辉煌成果。诸如北欧海盗时代住所定时,欧洲阿尔卑斯山史前湖上住宅定年,荷兰和佛兰德人艺术板画定年,以及英国大教堂和日本寺庙定年。然而20世纪末期树木年代学兴趣似乎转向气候学、生态学、地貌学和森林经营学。当今,树木年轮学(含考古学)研究遍及全球,研究广度纵伸到几无所不包的领域(见上述),各相关研究团体如雨后春笋相继问世,如树轮研究联会(the Association for Tree-Ring Research)和树轮研究协会(the Tree-Ring Society)。其研究成果汇集成数据库,如Henri D.Grissino-Mayer 的终极年轮网页(Ultimate Tree-Ring Web Pages),欧洲树轮年表目录(the European Catalogue of Tree-ring Chronologies)[79]、国际树轮数据库the International Tree-Ring Data Bank[80]。欧洲、北美和亚洲拥有的大量的树木年轮研究实验室,其中多数以自然科学为研究对象,但是对与文化遗产有关木器物的研究仍兴趣盎然。另Kuniholm总结现代树轮研究(含考古学)成果如下:H.Grissino-Mayer’s 网站与世界上数十个实验室有联系并收录了1999年前6 752文献目录。两期刊专门致力于树木年轮学:树轮论丛Tree-Ring Bulletin (1934-)和 Dendrochronologia(1983-)。1 500个档案数据组收藏于科罗拉多博尔德Boulder树轮数据库(http://www.ngdc.noaa.gov/ paleo/ftp-treering.html) 中。Kaennel and Schweingruber编 撰 了一七国文字多国语言交叉参用的树木年轮学术语指南[81]。由于考古学已经从相当原始时期开始,所以,树木年轮学也相当局限地从古迹定年或考古地层定年研究演进中产生。定年方法除测算年轮宽度之外,还有骨架图。新分析技术包括X射线摄影术(X-radiography)、X射线密度计量和中子活化分析,其中包括研究特定的年轮或细胞内的形态和化学变化,或检测特定的微量元素和同位素的存在。

5 思考与展望

5.1 树木年轮学的局限性

树木年轮是环境事件有价值的档案和可持续性发展的提示,但是它能揭示于世的信息仍然是有限的。如冰芯(冰川取样)、海芯(海底取样)、洞穴堆积物(洞穴特征,如钟乳石),以及湖泊沉积物比能引导出树轮更长的古环境历史记录。但树轮提供的记录比其它更全面。科学家面临是取长历史抑取全面丰富信息的选择。近期科学家决定在许多领域以树轮作为气候演变的有效指标。自从20世纪中期以来,全球温度持续上升,而树木生长力似乎下降,特别是在高纬度地区。这种格式偏离常态,因为在历史记录上,高温会导致年轮加宽。因此,应确认树木年轮学家在当今气候非常态变化变化之前所论证年轮与气候变化之间的数据应是可靠的。

5.2 树轮考古学的发展远景

随着研究人员不断探索新的研究途径,新的研究领域不断展现。如热带曾是本研究领域的边界,过去树木年轮研究很少涉足热带树种。但当今树木年轮学已逐渐深入到细胞学和化学分子学水平,年轮宽度不再是唯一的研究对象。现今能将年轮细胞中的C、H、O含量与大气、陆地和海洋发生的变化过程相联系起来,推导出古今环境变化历史。因此利用热带树种年轮中积淀的化学成分来追踪古大气状态也成为可能。综上所述,随着全世界年轮学研究成果的增加,我们可将其汇集成巨大的网络数据库,这些数据将对自然资源保持可持续利用状态,以造福人类。这当然主要指树轮考古学用于自然生态方面。

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