Vides Vēstis
Viss atpūtai dabā
Dabas dati

Bioloģiski!
 
 

Izdrukāt

Par šo rakstu nav saņemta neviena atsauksme
Apskatīt atsauksmes · Pievienot atsauksmi

Koki liecina par klimata pārmaiņām

Dr. biol. Didzis Elferts,
LU Bioloģijas fakultāte

Joprojām aktuāls temats gan sabiedrībā, gan arī zinātnieku lokā ir globālās klimata pārmaiņas. Lielākā daļa cilvēku piekrīt apgalvojumam, ka klimats mainās, un to mēs paši varam izjust uz savas ādas – piemēram, vairākas ziemas ir bijušas ļoti siltas un gandrīz bez sniega. Balstoties uz to, vai mēs kaut ko darīsim situācijas uzlabošanai, vai arī dzīvosim tāpat kā līdz šim, zinātnieki ir izstrādājuši dažādus scenārijus tam, kā klimats varētu mainīties nākotnē. Tomēr reizēm rodas jautājums, vai kaut kad pagātnē jau nav bijuši tādi klimatiskie apstākļi, kādi tiek prognozēti nākotnē? Lai uz to atbildētu, ir jābūt informācijai, piemēram, par gaisa temperatūrām vai nokrišņu daudzumu iepriekšējos laika periodos. Un šeit sākas viena no lielākajām problēmām, proti, instrumentālie klimatisko apstākļu novērojumi ir ierobežoti laikā, t.i., piemēram, varam iegūt precīzus datus par gaisa temperatūru Rīgā, tikai sākot no 18. gadsimta vidus. Ir skaidrs, ka ar tik īsu laika periodu ir par maz, lai spriestu par ilglaicīgām globālām pārmaiņām.

Kur ņemt trūkstošo informāciju par klimata apstākļiem senākos laika periodos? Jāizmanto kāds dabisks «arhīvs», kurā varētu būt ieslēgta mūs interesējošā informācija. Viens no šādiem arhīviem ir koki. Ikviens ir redzējis nozāģēta koka, piemēram, priedes vai egles, celmu un tajā saskatījis gaišākus un tumšākus nosacītus apļus. Tās ir gadskārtas, kuras koks veido savas dzīves laikā. Mērenajā klimata zonā, kādā atrodamies arī mēs, kokam katru gadu izveidojas viena gadskārta, protams, ja nav bijuši kādi ekstremāli apstākļi un pēkšņi neizveidojas kāda viltus gadskārta vai arī gadskārta neizveidojas nemaz. Katra gadskārta sastāv no pavasara koksnes (gaišā daļa) un rudens koksnes (tumšā daļa). Ja ir zināms, kurā gadā ticis nocirsts koks (tam atbildīs pēdējā gadskārta pie mizas), ir iespējams noteikt koka vecumu, kā arī katrai gadskārtai noteikt tās veidošanās gadu. Jūs varat apskatīt celmu un, ja gadskārtas ir labi saskatāmas, noteikt pat to, kura gadskārta radusies gadā, kad piedzimāt, vai gadā, kad Latvija atguva neatkarību.

Lasi gadskārtās kā grāmatā

Gadskārtu platums atšķiras pa gadiem – dažas ir ļoti šauras, citas ļoti platas. Gadskārtu platumu nosaka daudzu apstākļu kopums, piemēram, kādā augsnē – bagātīgā vai nabadzīgā – aug konkrētais koks, vai koki aug cieši cits citam blakus vai arī izklaidus. Gadskārtu platumu var ietekmēt arī kaitēkļu savairošanās, kā rezultātā notiek defoliācija jeb skuju vai lapu zudums. Tomēr viens no būtiskākajiem faktoriem, kas nosaka gadskārtu veidošanos, ir klimats: temperatūra, nokrišņu daudzums, sausuma periodi, kā arī citi faktori. No viena koka, atkarībā no tā sugas un vecuma, mēs varam iegūt informāciju par gadskārtu platumiem no pārdesmit gadiem līdz pat vairākiem tūkstošiem gadu! Latvijā vecākajai priedei ir mazliet vairāk par 400 gadiem, taču ASV sekvojas var sasniegt vairāk nekā 3000 gadu vecumu.

Viena no koku gadskārtu veidošanās unikālajām īpašībām ir tā, ka vienas sugas kokiem, kas aug netālu vai vienādos klimatiskajos apstākļos, sakrīt gadskārtu platumu izmaiņas. Izmērot koku gadskārtas un attēlojot tās grafiski, iegūstam zāģveida rakstu, kur katram kāpumam un kritumam atbilst precīzs gads (ja mērījums veikts vēl augošam kokam). Šādus gadskārtu platumu rakstus, kas iegūti no vairākiem kokiem, var apvienot un iegūt informāciju, kā tie ir auguši konkrētajā vietā, jo jāņem vērā tas, ka ikvienam kokam piemīt arī individuālā mainība. Izmantojot dažādas matemātiskās metodes, no vidējiem gadskārtu platumiem tiek veidota hronoloģija. Gadskārtu platumu hronoloģijā var iekļaut ne tikai informāciju no dzīvajiem kokiem, bet arī no mirušiem vai nocirstiem kokiem, ja ievēro nosacījumu, ka gan vecajiem kokiem, gan arī esošajai hronoloģijai vismaz daļēji ir jāpārklājas laikā. Šobrīd pasaulē ir izveidotas hronoloģijas, kuru garums mērāms vairākos tūkstošos gadu, piemēram, Vācijā ir izveidota ozolu gadskārtu platumu hronoloģija, kuras garums ir vairāk nekā 8000 gadu! Hronoloģiju veidošanai var izmantot ne tikai gadskārtu platumus, bet skatīt atsevišķi tikai pavasara vai rudens koksnes platumus, var noteikt koksnes blīvumu. Pēdējos gados populāri ir pētījumi, kuros izmanto izotopu metodi, piemēram, nosakot oglekļa daudzumu katrā gadskārtā.

Dažādām koku sugām gadskārtas ir vizuāli atšķirīgas, proti, ja skujkokiem tās lielākoties ir ļoti labi atšķiramas, tad vairākām lapu koku sugām tās parasti ir grūti saskatīt. Tāpēc, veicot klimatiskos pētījumus, ir svarīgi pareizi izvēlēties pētāmo koku sugu.

Dendroklimatoloģija raugās pagātnē un nākotnē

Zinot, ka gadskārtu platums kokiem galvenokārt ir atkarīgs no klimata, un spējot izveidot garas gadskārtu platumu hronoloģijas, plašs darbības lauks paveras tādam zinātnes virzienam kā dendroklimatoloģija. Tā ir zinātne, kas izmanto koku gadskārtu platumus, lai pētītu, kā klimats ietekmē koku augšanu, un cenšas rekonstruēt klimatiskos apstākļus laika periodos, par kuriem nav pieejami instrumentālie novērojumi. Pēdējā laikā šie pētījumi tiek vērsti arī pretējā virzienā, mēģinot prognozēt to, kā varētu attīstīties koki pie dažādiem klimata pārmaiņu scenārijiem.

Kā uzzināt, kādi bija klimatiskie apstākļi, piemēram, pirms 1000 gadiem? Pirmais solis šajā procesā ir izveidot vismaz 1000 gadu garu gadskārtu hronoloģiju. Ja pētījumu veic koku sugai, kas sasniedz šādu vecumu, tad process ir salīdzinoši viegls. Jāatrod pietiekami daudz augošu šādas sugas koku, no tiem jāiegūst gadskārtu platumu paraugi, kas jāizmēra, un jāizveido hronoloģija. Ja koki nesasniedz šādu vecumu, pētījumu process ir daudz ilgāks, jo hronoloģija ir jāveido gan no augošajiem kokiem, gan arī no kokiem, kas auguši agrākos laika periodos. Šādus paraugus jāmeklē, piemēram, mežā starp kritalām (ja tās nav sadalījušās), purvos kūdras slānī vai kādā ezerā zem ūdens. Daļu paraugu var iegūt arī no koka konstrukcijām ēkās, ar nosacījumu, ka zināms, no kurienes materiāls ir nācis. (Vairāk par seno koku izmantošanu pētniecībā varat izlasīt žurnāla «Vides Vēstis» 2005. gada 4. numurā M. Zundes rakstā «Par senseniem kokiem».)

Pēc tam, kad izveidota hronoloģija, sākas nākamais pētījumu posms, kurā ar dažādām matemātiskām metodēm salīdzina hronoloģijas vērtības un zināmos klimatiskos datus, lai noskaidrotu, kādi faktori ir ietekmējuši konkrētajā hronoloģijā iekļauto koku augšanu. Šie faktori dažādām koku sugām var būt atšķirīgi, piemēram, Latvijā parastās priedes augšanu vairāk ietekmē ziemas un pavasara mēnešu gaisa temperatūras, savukārt parastajai eglei ļoti būtisks ir nokrišņu daudzums jūnijā. Rekonstruēt var tikai tādus faktorus, kuri tiešā vai netiešā veidā būtiski ietekmē gadskārtu veidošanos. Kad ir noskaidrots, kuri ir būtiskie faktori, sāk veidot matemātiskos modeļus, kas saista katra gada hronoloģijas vērtību ar interesējošo klimatisko faktoru. Izmantojot šo matemātisko modeli, varam aprēķināt, kādas bijušas klimatiskā faktora vērtības senākos laika periodos. Protams, jāņem vērā, ka visas rekonstrukcijas ir aptuvenas, ar noteiktu kļūdu, tomēr tas ir daudz vairāk nekā nekas. Mēs esam ieguvuši kaut aptuvenu priekšstatu, piemēram, par temperatūrām vai arī nokrišņu daudzumu pagātnē.

Izmantojot dendroklimatoloģijas metodes, tiek meklētas atbildes uz, piemēram, šādiem jautājumiem:

  • cik «neparasts» ir bijis klimats pēdējo 2000 gadu laikā;
  • vai tāds fenomens kā mazais leduslaikmets bijis novērojams abās Zemes puslodēs;
  • kāda ir cilvēka ietekmes uz klimata pārmaiņām nozīme.

Tā, piemēram, izmantojot koku gadskārtās ietverto informāciju, rekonstruēti vasaras klimatiskie apstākļi Centrālajā Eiropā pēdējiem 2500 gadiem (Büntgen U. et al. 2011. «2500 years of European climate variability and human susceptibility». «Science», 331: 578-583.) un secināts, ka tāda klimata pasiltināšanās, kāda pastāv šobrīd, pētītajā laika periodā nav novērota.

Šobrīd Latvijā galvenie pētījumi dendroklimatoloģijas jomā notiek par laika periodu, kurā ir pieejami meteoroloģiskie novērojumi, kā arī uzsākti pētījumi par gaidāmo klimatisko pārmaiņu ietekmi uz koku augšanu. Aktīvs darbs norit pie garu hronoloģiju veidošanas priedei, bet pagaidām nav pētījumu par klimata rekonstrukciju. Jau vairākus gadu desmitus turpinās pētījumi par klimata ietekmi uz priežu, egļu un ozolu augšanu, kā arī pēdējos gados ir bijuši mēģinājumi paplašināt aptverto sugu skaitu ar tādām koku sugām kā melnalksnis, bērzs, arī dižskābardis un kļava.

Latvijas meži mainīsies

Lai arī Latvijā lielākajai daļai koku sugu, kas izmantojamas dendroklimatoloģiskajos pētījumos, nav areāla robežu (kokiem izteiktāka jutība pret dažādiem vides faktoriem ir pie to izplatības areālu robežām), arī šeit ir novērojamas interesantas lietas. Viena no tām ir saistāma ar novērojamām klimata pārmaiņām un priežu reakciju uz to. Pagājušā un šā gadsimta laikā ir vērojama pakāpeniska ziemas mēnešu temperatūru paaugstināšanās, t.i., piemēram, februāra vidējās gaisa temperatūras pirms gadiem 70 bija daudz zemākas nekā pēdējos gados. Līdz ar šīm izmaiņām mainās arī koku reakcija uz klimatu, proti, ja vēl pagājušā gadsimta sākumā un vidū mēs varējām atrast būtisku saikni starp ziemas temperatūras un gadskārtu platumu priedēm (jo siltākas ziemas, jo platākas gadskārtas), tad pēdējos 30–50 gadus šāda saistība sāk izzust – ziemas temperatūras ir kļuvušas tik augstas, ka apstākļi uzskatāmi par optimāliem, toties lielāka loma ir citiem apstākļiem, piemēram, nokrišņu daudzumam. Ko tad mēs varam sagaidīt nākotnē? Koki, protams, turpinās augt, bet varam prognozēt, ka mainīsies dažādu faktoru ietekme – lielāku ietekmi varētu iegūt nokrišņu daudzums. Līdz ar to varam arī prognozēt, ka mainīsies koku sugu sadalījums mūsu mežos. •