Древесное кольцо как объект для исследования природных процессов прошлого и датировки представляет интерес, по крайней мере, по трем позициям: 1) индикатор времени в прошлом, 2) эталон для создания дендрохронологических шкал, 3) архив природных процессов.

Безусловно, наиболее ценными образцами для получения точной временной шкалы и погодичной информации об эволюции природных процессов в прошлом и возможности их прогнозирования являются кольца растущих деревьев с четко выраженными кольцами. Такими свойствами обладают хвойные и ряд лиственных деревьев.

Самыми долгоживущими деревьями на нашей планете, по-видимому, являются остистые сосны, произрастающие в Белых горах на востоке центральной части штата Калифорния и на склоне гор Сьерра-Невада. Хвойные породы там произрастают на высоте более 3000 м над уровнем моря и достигают возраста в несколько тысяч лет (древнейшее из известных в мире живых деревьев имело возраст 4600 лет). Патриархами являются также и секвойядендроны, произрастающие во влажных районах Тихоокеанского побережья Северной Америки. Некоторые виды арчевых деревьев в Средней Азии имеют возраст 1500-2000 лет, отдельные экземпляры тисса - до 800-1000 лет. При проведении исследований в СССР в 1968-1990 гг. для радиоуглеродных исследований использовались долгоживущие деревья: ель восточная (Северный Кавказ) возрастом 600 лет, сосна обыкновенная (Карелия) - 525 лет, лиственница сибирская - 400 лет, сосна обыкновенная - 302 года. В целом, в Европе, как правило, возраст живых деревьев не превышает 300-400 лет.

Как указано выше, счет годичных колец для построения точной шкалы эффективен только в пределах жизни одного дерева. Чтобы продлить шкалу в более удаленное прошлое, необходимо использовать так называемую “перекрестную датировку”, которая увязывает воедино следующие друг за другом поколения деревьев. Суть перекрестной датировки заключается в том, что все деревья, чувствительные к климатическим условиям, взятые в одном районе, должны обнаруживать одинаковый порядок распределения широких и узких годичных слоев, который отражает годичные климатические изменения. Чтобы увязать эти картины годичных слоев между поколениями деревьев, дендрохронологи берут несколько десятков деревьев с одного участка и подвергают их тщательному анализу, учитывая при этом такие особенности, как, например, выпадение или образование ложного годичного кольца. После этого берут живое дерево известного возраста и более старое (мертвое) дерево, возраст которого неизвестен. Соответствующее совмещение перекрывающихся конфигураций годичных колец обоих деревьев позволяет датировать более старое дерево. Для сравнительных дендрохронологических исследований рассчитывают ряд статистических параметров в скользящем окне для каждого региона (в частности, ширину кольца, среднюю чувствительность, автокорреляцию, высокочастотные вариации и др., а также взаимную корреляцию между различными хронологиями в качестве параметров) и все результаты сводятся в один график. С появлением компьютеров и с разработкой статистических моделей анализ годичных колец стал весьма успешным.

В качестве примера рассмотрим применение дендрохронологического метода для датировки деревянных сооружений заполярного города Мангазеи (66o 36’ c.ш. и 82o 16’ в.д.) (Шиятов С.Г. 1972), который сыграл большую роль в первоначальном освоении Сибири. Город был заложен в низовьях реки Таз в 1601 году и оставлен в 1672 году. С тех пор на территории Мангазейского городища постоянных поселений не существовало. От прежних деревянных зданий и сооружений остались самые нижние 3-5 венцов, древесина которых, погребенная в землю в слой вечной мерзлоты, большей частью хорошо сохранилась. Шиятов С.Г. для определения времени постройки брал из наиболее сохранившихся бревен по несколько срезов (всего было взято 185 срезов из различных сооружений). По этим данным была построена “плавающая” шкала, датировка которой осуществлялась методом перекрестного датирования по графикам годичного прироста (рис. 1). Наличие в срезах довольно значительного количества колец (не менее 150) и знание промежутка времени существования Мангазеи намного облегчали датировку. Абсолютная дендрохронологическая шкала за 867 лет (с 1103 по 1969 гг.) была построена перекрестным наложением шкал древней древесины и по найденным в районе Приобского Севера и в окрестностях Мангазеи ныне живущим старым деревьям - лиственницам и елям, внутренние кольца которых образовались еще до основания города. В самой верхней части (кривые 1-3) приведены индексы прироста древесины лиственницы из мангазейских сооружений, а в нижней (кривые 4-6) - индексы прироста этих живущих деревьев за время с 1597 по 1969 гг. Правильность абсолютной датировки подтвердилась также известными по историческим документам датами постройки некоторых сооружений, древесина из которых была использована в настоящем исследовании.

Рис. 1. Колебания ширины годичных колец лиственниц (относительные единицы), произраставших в районах Приобского Севера и окрестностях Мангазеи: 1 - верикальный столб воеводского столба, 2 - Троицкая церковь, 3 - часовня Василия Мангазейского, 4 - стандартная кривая по 29 лиственницам из окрестности Мангазеи, 5 - окрестность Мангазеи, 6 - Ямал.

Нельзя не упомянуть о той большой роли дендрохронологов Аризонского университета, благодаря которым была создана непрерывная дендрошкала по остистой сосне протяженностью почти в десять тысяч лет. Сначала ученик Дугласа Э. Шульман, а затем К. Фергюссон в течение десятков лет проводили кропотливую многоплановую работу по созданию длительной по времени дендрошкалы. Так, для создания хронологии с 1962 по 1967 гг. К. Фергюссон собрал образцы древесины более чем от 1000 деревьев из района Белых гор. Для проверки и сравнения графиков годичных колебаний К. Фергюссон и Г. Фриттс использовали полученную ранее для гигантского секвойядендрона с гор Сьерра-Невады дендрошкалу протяженностью до 1250 г. до н.э. Кроме того, делались контрольные сопоставления с интегрированной археологической дендрохронологической шкалой Юго-Запада, доведенной до 59 г. до н.э. Г. Фриттс проводил большую работу по корреляции дендрошкалы Белых Гор с дендрошкалами из других районов страны. Постепенно шаг за шагом удревнялась шкала по сосне остистой и к 1972 году была составлена непрерывная абсолютная дендрохронологическая шкала протяженностью до 4000 г. до н.э. (Fergusson C.W. 1973), а в последующих исследованиях была расширена до 6700 г. до н.э. (Fergusson C.W. and Graybill 1983). Непрерывная дендрохронологическая шкала по остистой сосне стала одной из важнейших ступеней в создании абсолютной хронологии голоцена.

Значительно позднее стали развиваться дендрохронологические исследования в Европе (в настоящее время в Западной Европе действует около 20 лабораторий). Основными причинами медленного развития дендрохронологии в этом регионе планеты явились относительно непродолжительная жизнь древесных насаждений (300-500 лет) и сложная взаимосвязь климатических факторов. Основу составления абсолютных дендрохронологических шкал в Европе составляет метод перекрестного датирования систем наложения серий образцов годичных колец ныне живущих деревьев на моделях от ископаемых деревьев, памятников древней архитектуры и объектов археологии. Большим успехом европейских дендрохронологов явилось создание непрерывных дендрохронологических шкал на протяжении последних нескольких тысяч лет, используя древесину (главным образом, хорошо сохранившиеся долгоживущие дубы, возраст которых колебался от 100 до 400 лет), найденную в торфяных болотах в Ирландии и в аллювиальном галечнике рек в Германии. Создание европейского дендрохронологического календаря по дубу стало проектом десятилетий, когда в своем анализе колец они шаг за шагом переходили от древних образцов древесины ко все более и более древним. Так, к 1976 году непрерывная дендрохронологическая шкала по дубу в Германии была продвинута до 717 г. до н.э. и наметились перспективы расширения шкалы для последних 8700 лет (Becker B. 1979). Заметим, что получение таких непрерывных шкал по ископаемой древесине стало возможным благодаря сочетанию дендрохронологического и радиоуглеродного методов датирования.