Reed's News
← 返回精选

年轮传奇

Science 73 Valerie Trouet 2026/7/10 3727 字 原文 ↗

聆听本文

收听时长:22分钟

我们是一支五人团队:扬、保罗、约纳斯、克劳迪娅,还有我。其中四人是树木年代学家,我则是一位树木年代学家的儿子。扬·埃斯佩尔从德国远道而来;保罗·克鲁西克开着他的路虎从斯德哥尔摩的家一路南下到意大利,再渡海抵达希腊,还带上了他12岁的儿子约纳斯——一个古灵精怪的"小维京人";克劳迪娅·哈特尔和我从邻国阿尔巴尼亚驱车赶来,我们已在那里完成了10天的样本采集工作。

众人在萨马里纳会合,这座希腊小村庄坐落在品都斯山脉的最高峰斯莫利卡斯山脚下。我们此行的目标,是钻取波斯尼亚松(Pinus heldreichii)的树芯——我们推测这种树树龄极高。

但那天清晨,我们还不知道它们究竟有多古老,也未曾料到,这些树木会向我们诉说数百年间亲历的风云变幻与世事沧桑。

树木承载着故事,是时间与历史的见证者。当然,我们能从树轮中读出树龄与当地气候,但近年来,我们有了更多发现:树干深处藏着一座待发掘的档案馆,记录着行星变迁、宇宙事件,甚至人类历史的转折点。而最古老的树木,见证了这一切。

最早怀疑希腊腹地崎岖山坡上的波斯尼亚松可能长寿的人是保罗。他在翻阅一篇冷门论文时,偶然看到一张斯莫利卡斯山的波斯尼亚松照片。作为树木鉴赏行家,他一眼就看出这些松树具备古树的典型特征:树干笔直无 taper、枝繁叶茂;根系裸露粗大;树冠扁平,酷似盆景;树顶已经枯死。照片里的松树生长在陡峭多石的环境中,这里鲜有昆虫、火灾或人类活动,而这些正是树木的主要死因。在这类地方,树木能存活数百年乃至数千年。但要确定它们的确切树龄,我们必须亲自爬上斯莫利卡斯山采集样本。

清晨,我们踏上了两小时的徒步旅程,沿着一条牧羊人常走的小径前往林线以上区域。背包里除了午餐和雨具,还装着树芯钻和笔记本。保罗则带了一把链锯,准备从散落在山间的枯木上截取横截面——这些是数百年前死去的松树祖先留下的残躯。我们希望通过它们,能追溯到比现存树木更久远的斯莫利卡斯山历史,或许能跨越千年。

崎岖山坡上,一棵枯朽的老树矗立在多云的天空下,背景是小片绿植

斯莫利卡斯山的枯木随处可见,它们同样能被测定年代。作者供图

抵达山脊后,一片荒芜之地中矗立的古树映入眼帘。我们迫不及待地将树芯钻扎进饱经风霜的树干,听钻头切入木质时的嘎吱声,闻取出铅笔粗细的样本时渗出的松脂香,然后细数年轮。钻取活树的树芯时,我们使用空心生长锥手动钻进树干,目标是抵达最古老的髓心。理论上应在胸高位置钻孔,但实际操作中,受石块、火疤、低矮树枝和陡峭地形影响,我们只能在可行且安全的位置下钻。

山坡上,一人正带着工具爬树,另一人在下方站立,天色明亮

给斯莫利卡斯山的松树钻取树芯是项繁重的体力活。作者供图

钻取树芯不会伤害或杀死树木。毕竟,树干唯一的活组织是位于木质与树皮之间、薄如蝉翼的形成层。我们的钻头直径通常仅四分之一英寸,只会刺穿形成层,树木几乎不会察觉。但操作钻孔的人可就深有体会了——尤其是在崎岖高地徒步数小时后,钻孔格外费力。好在这次斯莫利卡斯山考察期间,天气晴朗温和,森林里没有蚊子,也没遇到野狗和熊。而且我们身在希腊,每天劳作结束后,就能换上人字拖,坐下来享用烤羊肉和松脂酒,次日再重复同样的工作。

我们不仅找到了一棵长寿古树,还在欧洲最古老的文明之一所在地发现了它

在斯莫利卡斯山度过10段惬意时光后,我们完成了数百棵活树与枯木的树芯钻取和横截面截取工作。但要知道这些树木与枯木的确切年龄,还得等回到实验室,逐一计数、测量并交叉定年后才能揭晓。一年后,我们与另一支队伍再次前往斯莫利卡斯山考察,随后发现,山上一棵波斯尼亚松是欧洲已知最古老的经树轮定年的活树:树龄超过1075年。

有人声称发现了更古老的树木,但那些往往是"遗产树"——它们具有独特的文化或历史价值,却未经过树木年代学定年,所谓的高龄只是基于估算或不可靠的历史记录。还有人用碳-14同位素分析法估算树龄,但没有任何技术比树轮交叉定年更精准。

我们给这棵最古老的波斯尼亚松取名"阿多尼斯",取自希腊神话中象征美丽与欲望的神祇。

晴朗多云的蓝天下,一棵古老多瘤的松树扎根在岩石山顶

阿多尼斯,欧洲已知最古老的经树轮定年的树木。美因茨约翰内斯·古腾堡大学奥利弗·孔特摄

我们震惊不已。不仅因为采集到了如此长寿的树木,更因为它生长在希腊——欧洲最古老的文明发源地之一,这里的人类使用木材、砍伐树木的历史已超过3000年。

阿多尼斯萌芽时,欧洲大部分地区仍深陷封建制度;它历经40代人的时光,持续生长至今。它缓慢而坚定地在树干外侧、树皮下方增添一圈又一圈年轮,年复一年记录着历史。

然而,对阿多尼斯及其同类的研究,带给我们的远不止树龄本身。如今我们知道,这些古树能告诉我们更多:在它们生长的岁月里,世界发生了怎样的变迁,它们又经历了怎样的一生。

阿多尼斯并非唯一有故事的树,也不是最古老的。世界上许多长寿树木生长在美洲:智利的"祖父树"(El Gran Abuelo,一种智利柏,Fitzroya cupressoides)在1993年经树轮定年,树龄达3622年;美国加利福尼亚州内华达山脉的巨杉(Sequoiadendron giganteum)能存活3200多年;世界已知最古老的树木——狐尾松Pinus longaeva)生长在加州怀特山脉的高海拔地区,它们矮小扭曲,是坚韧的化身。其中最古老的一棵名为"玛士撒拉",得名于圣经中那位长寿的族长,它在公元前2833年就已发芽,比埃及最古老的左塞尔金字塔还早两个世纪。

美国加利福尼亚州东部因约县怀特山脉高地上,一棵古老的狐尾松枝干扭曲

美国加利福尼亚州东部因约县怀特山脉高地上的古老狐尾松。马修·狄龙/Flickr 摄

和斯莫利卡斯山的环境一样,怀特山脉干燥开阔的山坡让狐尾松得以存活数千年,也让树木死后的木质得以保存。这片荒芜之地不利于木腐真菌和昆虫生存,地表植被稀疏,无法引发野火。狐尾松富含树脂的残骸能在石灰岩上留存数千年。

要确定一棵树死亡的确切年份——无论是7999年前还是8000年前,我们会将其木质中的树轮模式与参考年表进行交叉比对。参考年表由现存树木锚定,与当下年份相连。交叉定年本质是模式匹配:将一棵树数百年间宽窄年轮的序列,与另一棵树的序列进行匹配。这种方法之所以有效,是因为同一区域、同一时期生长的树木,经历着相同的环境——同样的干旱与湿润年份,同样的酷暑与凉夏,因此它们形成的宽窄年轮序列也完全一致。斯莫利卡斯山上所有树木在2024年都形成了窄年轮,这一年是希腊有记录以来最干旱的夏季;加州巨杉在1580年的干旱年份都留下了标志性的窄年轮,这一年成为定年巨杉样本最可靠的标记年;狐尾松则在公元前16世纪留下了一段窄年轮序列,这是3500多年前一系列火山爆发后,夏季异常凉爽所致,只要狐尾松样本足够古老,就能以此标记年代。

基于数千年精准定年的树轮记录,我们如今能确定新石器时代早期定居点的年代

木质细胞一旦形成就会死亡,结构也不再改变,因此树木死后,数百年间形成的宽窄年轮模式会被完整保留下来——无论是立着的枯树干、倒下后风化的树桩,还是河床、沼泽中保存的亚化石木,甚至是木炭。正因树轮模式能被留存,我们可以用更古老的木材与参考年表交叉比对,不断将年表向远古延伸。通过添加残木中的树轮序列,狐尾松的树轮年表如今已追溯至公元前6827年,比最古老的活树玛士撒拉的第一圈年轮还早近4000年。

这一时间跨度涵盖了人类文明的诸多发展阶段——农业、科技、宗教、语言、文字与文化的演进,令人难以想象。但中欧的橡树-松树年表更为久远,它能不间断地追溯至近12500年前。构成这一年表的橡树和松树,大多寿命不足300年,但通过交叉定年整合后,它们的记录覆盖了整个全新世——即约11700年前开始的、气候相对温暖稳定的时代。

只要残木包含足够多能形成独特模式的年轮,我们就能通过交叉定年确定每一圈年轮形成的确切年份。这些残木可以是森林里的枯树或原木,也可以是数百年前落入沼泽或湖泊的树木,还可以是人类加工过的木制品:历史建筑的房梁、罗马水井的木衬、佛兰芒原始画派大师作画的橡木板,或是斯特拉迪瓦里小提琴。基于数千年精准定年的树轮记录,我们如今甚至能精确到年份,确定新石器时代人类在湖边建造的首批定居点的年代。例如,一支树木年代学团队最近发现,斯莫利卡斯山以北约100公里处的卡斯托里亚湖畔,有一处新石器时代定居点分阶段建于公元前5328年至公元前5140年。那是7000多年前,农业开始从巴尔干半岛向欧洲各地传播、定居点逐步建立的初期。由于卡斯托里亚湖的厌氧环境,定居点的木桩保存完好,我们不仅能确定树木被砍伐的确切年份,甚至能得知砍伐发生在冬季。

深色木质画框中,一位留着胡须、身着白袍的男子肖像,背景为深红色

《加尔都西会修士肖像》(1446年),彼得鲁斯·克里斯蒂作。纽约大都会艺术博物馆

为确定这些被水浸泡的木桩的年代,研究人员测量了每一圈年轮的放射性碳含量,寻找标志性的"三宅环"——这类年轮的放射性碳水平可达长期平均值的20倍。这种放射性碳峰值被称为"三宅事件",以日本研究者三宅芙纱的名字命名,她在读博期间首次发现了这一现象。它由强烈的太阳耀斑引发:太阳向地球方向喷射大量辐射,导致大气中的放射性碳含量骤增。如果如今发生这样的超级耀斑,可能会破坏地球臭氧层、扰乱地磁场,严重干扰科技与通信系统。不过幸运的是,超级耀斑十分罕见,数百年甚至数千年才发生一次,最近一次全球记录到的超级耀斑,是公元994年树轮中出现的放射性碳峰值。卡斯托里亚湖的木样本中,记录的正是公元前5259年的三宅事件。

树木年代学对人类历史的解读远不止定年。通过将历史或考古木材的树轮模式,与一个年表网络而非单一参考年表进行比对,我们不仅能确定树木被砍伐的年份,还能追溯其生长地。例如,就在今年早些时候,一支国际树木年代学团队通过分析17世纪末至18世纪初安东尼奥·斯特拉迪瓦里制作的284把小提琴音板的树轮序列数据,发现他偏爱的云杉木材来自意大利北部菲耶姆谷的高海拔森林。

阴沉天空下,山丘上一棵孤树,远处是山脉与小池塘,画风富有戏剧性

《枯橡树山峦风景》(17世纪60年代),雅各布·凡·雷斯达尔作。挪威国家博物馆

历史木材的年轮宽度,能告诉我们树木生长期间经历的磨难;而树木被砍伐的日期,同样藏着故事。古代文明繁荣时,建筑业也随之兴盛,需要大量砍伐树木,导致森林大面积消失;反之,人类文明陷入困境时,森林则会得以恢复。一份涵盖中欧2500年历史的考古与木材记录汇编显示,罗马时期和中世纪是砍伐高峰,对应建筑繁荣期;而在"民族大迁徙"时期(以公元476年罗马帝国灭亡为标志的长期政治社会动荡期),建筑活动陷入停滞。砍伐记录还显示,14世纪中期出现了建筑空白期,这与黑死病爆发的时间吻合。这场腺鼠疫对欧洲人类种群是一场浩劫,却让欧洲的树木得以从无休止的砍伐中喘息。

加州的树木遇上干旱会"抱怨",用窄年轮表达不满

树木一生不仅见证磨难,自身也会经历种种考验:丰年与荒年、风暴与洪水、干旱与火灾。所有这些气候条件都会影响树木的枯荣,并被记录在木质中。通过解读年轮,树木年代学家可以研究仪器测量气候之前、工业革命与化石燃料排放干预气候之前的远古气候。

和人类一样,大多数树木"热衷于谈论天气",但不同的树讲述着不同的故事。干旱地区(如加州或巴尔干半岛)的树木遇上干旱会"抱怨",用窄年轮表达不满;而高海拔或高纬度地区(如高山和北方森林)的树木,相比干旱更讨厌凉爽的夏季,会用窄年轮记录夏季的低温。树木年代学家利用这些差异:在干旱地区采样研究远古干旱,在寒冷地区采样研究远古气温。

这让我们回到阿多尼斯和它的故事。在希腊的地中海气候下,阿多尼斯及其同伴波斯尼亚松的年轮宽度,可作为巴尔干地区远古干旱的代用指标。而要读取气温历史,我们还用到了木材的另一个特性——密度:温暖的夏季里,松树有足够的能量构建厚实的细胞壁,形成致密的木质;寒冷的夏季则相反,而斯莫利卡斯山因海拔较高,夏季寒冷十分常见。利用斯莫利卡斯山松树的年轮,我们构建了跨度近1300年的干旱气温代用记录。

但波斯尼亚松记录的气候史,远不止局限于当地或区域环境。通过将它们的年轮模式与其他气候相关地区古树的模式进行匹配,我们能构建更宏观的气候历史图景。

我第一次查看斯莫利卡斯山气温历史图时,1976年格外显眼:这一年夏季是巴尔干半岛过去1300年间最冷的夏季之一,这与我的直觉相悖。我在比利时长大,1976年的夏季是当地有记录以来最热、最干旱的夏季之一。在2018年欧洲热浪(以及随后2022、2023、2024和2025年的热浪)之前,1976年一直是衡量其他热浪的标杆。

结果发现,1976年的夏季代表了欧洲东南部与西北部之间的气温跷跷板效应——我们将斯莫利卡斯山的树轮记录与苏格兰一份700年的树轮记录对比后,发现了这一现象:巴尔干半岛夏季偏凉时,苏格兰夏季偏暖,反之亦然。

这意味着,我们可以利用这两份树轮记录,研究驱动夏季气温跷跷板效应的机制——急流。急流是环绕整个北半球的东向风带,位于飞机飞行的高度。尽管急流高悬于地表之上,但其波浪状的形态会在地表引发剧烈的气候极端事件。急流并非沿直线穿越北半球,而是像蛇一样蜿蜒曲折。当它大幅弯曲、形成南北向的巨大波浪时,会导致一些地区出现热浪,同时另一些地区遭遇寒潮。这种大弯曲会减慢急流速度,使其长时间停留在同一位置,为极端天气创造条件:比如持续一周的热穹顶,而非单日高温;或是持续暴雨引发洪水,而非一场普通降雨。急流会造成气温跷跷板效应,比如巴尔干半岛与苏格兰之间的温差。通过结合这一跷跷板两端的树轮记录,我们成功重建了过去700年间夏季急流位置的逐年变化。换个说法:我们将地表层面的亚细胞木质测量数据,与10公里高空的半球尺度模式联系了起来,并且成功了。世间万物,皆有联系。

这类树轮记录的强大之处,在于它们早于人为气候变化。要区分气候变化与急流模式在破坏人类社会的极端气候中各自的作用,我们需要一份早于工业革命的急流记录。

有了700年的欧洲急流历史记录,我们还能发现它与历史文献中记载事件的关联。例如,从5世纪基督教传入爱尔兰开始,爱尔兰修士就忠实地在《爱尔兰编年史》中记录重大社会事件。这部堪称《权力的游戏》前身的千年文献,详细记载了战争、政治阴谋与瘟疫,也记录了风暴、干旱等极端天气事件。意大利和希腊的抄写员从16世纪初开始记录洪水与热浪,巴尔干地区则从17世纪开始记录葡萄收获与葡萄酒品质。

不出所料,树轮记录中发现的急流跷跷板效应,在这些历史文献中也有体现:当急流位置比正常情况偏南时,不列颠群岛会遭遇热浪,而巴尔干半岛则会遭受洪水与风暴,凉爽潮湿的夏季会推迟葡萄收获、降低产量并影响葡萄酒品质;反之亦然。过去几个世纪里,巴尔干半岛的大多数野火都发生在急流位置偏北、夏季比往常更炎热干旱的时候。

令我们惊讶的是,夏季急流甚至可能影响了瘟疫的传播。黑死病在凉爽潮湿的夏季肆虐,当急流偏南时,巴尔干半岛会出现这样的气候;急流偏北时,不列颠群岛则会迎来此类天气。例如,《爱尔兰编年史》记载,1348年至1350年黑死病重创爱尔兰,而当时急流位置比正常情况偏北很多。

通过解读斯莫利卡斯山松树的年轮,我们发现,自中世纪以来,急流驱动的跷跷板效应不仅控制着欧洲夏季的极端天气,还影响着社会层面的极端事件,如歉收、流行病与人类死亡。我们的发现预示着,在人为气候变化导致急流本身变得更不稳定、急流引发的极端气候进一步加剧的未来,我们将面临怎样的局面。

树木是见证者,见证着森林的历史、气候的历史、人类的历史。它们也是当下的见证者:如今人类制造的极端气候,以及我们未来的所作所为,都会被记录在它们的木质中。数百年后,未来的树木年代学家会像我们钻取斯莫利卡斯山的阿多尼斯及其同伴一样,钻取这些树木的树芯,解读我们的故事。所以,让我们努力给树木留下值得讲述的故事吧。