Археология и естественнонаучные методы. Сб. статей
Шрифт:
Научно обоснованные взгляды на годичное кольцо как на источник информации о ритме природных явлений были высказаны еще во второй половине XIX века. Сам же метод датирования по годичным кольцам (или так называемый «древесно-кольцевой анализ») вошел в систему естественных наук уже почти сто лет тому назад, когда откристаллизовалась новая отрасль знания, ставшая вскоре известной под термином «дендрохронология». Еще более 80 лет назад ее основоположником и организатором первых исследований явился американский астроном А. Дуглас ( Douglass, 1941, а также многие другие его работы) Согласно широко распространенному и весьма общему по смыслу определению, цель и назначение дендрохронологии заключается в систематическом изучении древесных колец для точной датировки событий прошлого и оценки климатических изменений в ходе времени.
Метод исходит из наблюдений за стойкими и ритмичными колебаниями в ширине погодичного прироста древесины. Толщина каждого кольца на самых различных деревьях четко отражает ту климатическую ситуацию, которая имело место либо в год формирования конкретного кольца, либо в годы ему предшествующие. Климатические условия проявляются, как правило, достаточно однородно на огромных
При определении взаимного положения на хронологической шкале между собой сопоставляются, конечно же, не сами деревья, но графически выраженные кривые их роста, в основе которых лежат замеры толщин годичных колец. Последовательно шаг за шагом «сцепляя» друг с другом эти кривые прироста (рис. 4), характерные для срубленных в разное время деревьев, дендрологи и смогли в конечном итоге составить великое множество более или менее долговременных дендрохронологических шкал, протяженность которых колебалась от нескольких сотен и до нескольких тысяч лет.
Хронологический охват метода достаточно широк – суммарно до шести-семи тысячелетий вглубь от наших дней для археологических материалов (рис. 2), а для климатологии и того больше: последние изыскания углубили ее границу вплоть до 11–12 тысяч лет! Правда, львиная доля его календарных определений приходится, безусловно, на периоды средневековья и нового времени. Ныне это общепризнанный в мире метод массовой датировки археологических объектов, и его применяют в самых различных странах нашей планеты десятки специализированных лабораторий.
Для правильного понимания масштабов дендрохронологических исследований, мы ограничим свое повествование лаконичными данными лишь для одной ячейки подобного рода — дендрохронологической лаборатории Института археологии Российской Академии наук в Москве. Здесь из множества средневековых и разнообразных по своему характеру памятников северной половины и центральных областей Восточной Европы (рис. 5) за четыре десятилетия продолжавшихся изысканий сотрудникам лаборатории удалось собрать и проанализировать более 22 тысяч образцов хвойных пород — по преимуществу сосны и ели. Восточноевропейские памятники весьма разнообразны, но резко преобладает дерево из нескольких десятков средневековых русских городов — как крупных (Новгород, Псков, Смоленск, Москва, Тверь и др.), так и более мелких (Старая Ладога, Торопец и др.). Самая северная коллекция изученных стволов была собрана с поселений российских поморов на полярных островах Шпицбергена. Из 22 тысяч проанализированных спилов с бревен более чем 11 тысяч получили абсолютные даты. Общая протяженность полученных в лаборатории дендрошкал превысила 1380 лет: от дня сегодняшнего до 612 года (рис. 5). Но напомним еще раз, что эта краткая характеристика касается лишь одной лаборатории ( Колчин, Черных Н.Б.,1977; Черных Н.Б.,1996).
Вообще же дендрохронология имеет дело с древесиной самых различных пород и возрастов, которые встречаются как в культурном слое археологических памятников, так и в наземных архитектурных сооружениях различного вида, а также, к примеру, с досками икон, картин, скульптур и т. п. Очень часто дерево прекрасно сохраняется в культурных слоях древних и средневековых поселений, чему способствуют большая насыщенность культурного слоя влагой, малая кислотность или нейтральность его среды, замедленное движение внутреннего стока вод, почти полное отсутствие водо- и воздухообмена при незначительных колебаниях температуры. Подобные условия и обеспечили нахождение в упоминавшихся средневековых восточноевропейских памятниках громадного числа древесных стволов, отличавшихся хорошей или просто великолепной сохранностью. Древесина может отлично сохраняться также в условиях вечной мерзлоты, как например, в старинном русском городке (торговой фактории) Мангазее на крайнем севере Западной Сибири, либо в высокогорных курганах железного века на Алтае. Анаэробные условия способствуют сохранению органики в торфяниках и прибрежных речных отложениях некоторых районов Восточной Европы — на Урале (Горбуновский, Шигирский торфяники), в Карелии, Архангельской области, Белоруссии, Литве. Очень много прекрасно сохранившейся древесины находят в так называемых свайных поселениях неолита и бронзового века, к примеру в Швейцарии и Северной Италии, где эти древние селища располагались на болотистых берегах альпийских горных озер.
Две основные трудности поджидают исследователя при проведении дендроанализа. Во-первых, реакция на климатические колебания у деревьев различного вида неоднозначна, и ее проявления порой весьма специфичны. Картина погодичного прироста у хвойных пород дерева в этом отношении будет заметно отличаться от лиственных. Во-вторых, глобальные колебания климата не могут полностью сгладить заметных вариаций того же прироста древесины в различных регионах.
Первую сложность стараются преодолеть за счет сопоставления в едином ряду деревьев лишь одной породы или хотя бы вида (к примеру, хвойные — к хвойным, лиственные — к лиственным). Трудности второго рода стремятся погасить за счет сравнения между собой деревьев не только одного породы или вида, но к тому же и произраставших в близком регионе.
Именно поэтому дендроанализ археологического деревянного объекта обязательно начинается с определения породы дерева, что является одним из наиболее важных пунктов во всей процедуре аналитической работы. Кроме того, чрезвычайно существенной является хорошая сохранность изначальной структуры ископаемой древесины. Искажения структуры ее годичных колец за счет сплющенности ствола, различных физических нарушений его первоначального облика и т. п. способны привести к ошибочной картине погодичного прироста. Наконец, всегда крайне важным бывает установить наличие или отсутствие «внешнего» кольца или же последнего «прижизненного» древесного кольца у конкретного ствола. Ведь только оно в состоянии указать исследователю на дату рубки изучаемого бревна (так называемая «порубочная дата»). Внешнее кольцо определяют в основном либо по сохранившейся коре дерева, либо по характерным следам жучков короедов, каковые паразитировали на стволах уже мертвых деревьев (Черных Н.Б.,1996).
Все эти сложности очерчивают проблему пробоотборапригодных для анализа образцов, а также необходимого их числа для уверенной относительной или абсолютной датировки. Вопрос этот, однако, не имеет однозначного ответа, а решение зависит от целого ряда обстоятельств — прежде всего от степени сохранности древесины, принадлежности материала к определенному хронологическому периоду и конкретному географическому району. Большинство дендрохронологов считают, что необходимо собирать с каждого памятника или сооружения возможный максимум образцов [9] . Из этого «возможного максимума» в процессе обработки постоянно происходит отсев малопригодных образцов, неминуемо сокращая объем изучаемого материала. К примеру, приходится отбраковывать все сильно разрушенные и деформированные образцы. Затем — если, предположим, дендроанализ ориентирован на хвойные породы — за гранью анализа остаются деревья лиственных пород. Корректная процедура требует также подразделения оставшихся спилов по возрасту стволов или же по числу сохранившихся на них годичных колец К примеру, непригодными вовсе или же малопригодными для датировок являются образцы, возраст которых не достигает 30 лет. Вместе с тем известны регионы, где встречались деревья, отличавшиеся фантастическим возрастом. Так, североамериканская секвойя (Sequoia) могла достигать трехтысячелетнего возраста, и это неизмеримо расширяло возможности датировки дендрообразцов как из археологических слоев, так и некоторых современных построек, связанных с историко-этнографическими объектами. Еще более долговременными оказались произраставшие в Белых Горах Калифорнии т. н. остистые сосны (Pinus aristata) — до 4 и даже более тысяч лет (рис. 6)! Однако о значении этих пород деревьев для абсолютных дат древнейших периодов мы скажем ниже.
9
Наиболее распространенным, удобным и надежным для лабораторного исследования способом получения дендрообразца является поперечный спил со ствола. Гораздо реже пользуются высверливанием из бревен буровых колонок (кернов); образцы такого рода гораздо менее информативны и используются по преимуществу для сухих стволов.
Рис. 6. Остистые сосны (Pinus aristata) растут в Белых горах Калифорнии. Возраст этих деревьев может превышать четыре тысячи лет (по работе: Bowman, 1990. Р. 17)
Основой для определения относительного и абсолютного возраста всегда служит т. н. локальная дендрошкала [10] . Это не только обязательная, но и наиболее ответственная операция в общей процедуре дендрохронологического анализа, поскольку локальные шкалы служат отправным пунктом для всех последующих операций по разнообразным сопоставлениям кривых роста годичных колец деревьев, а также для дендро климатологических реконструкций. Под локальной дендрошкалой обычно понимается система синхронизированных и скорректированных с помощью особых — визуальных и математических — приемов оценки годичных приростов у древесных пород [11] . Последние выстраиваются при этом в хронологически строгую последовательную серию. Дендрошкала представляет собой эталон, позволяющий замерить степень сходства годичных приростов не только у отдельных деревьев, но также у их крупных сообществ.
10
В англоязычной литературе понятию «локальная шкала» чаще всего соответствует термин «chronology» или «tree-ring chronology» с определенной расшифровкой его отношения к некоторой генеральной совокупности образцов (к примеру, «X-chronology», либо «1..2..4 chronology» и т. п.).
11
В настоящей статье нереально сколько-нибудь подробно охарактеризовать применяемые на практике в различных лабораториях способы сопоставления между собой отдельных графиков прироста древесины и, в конечном итоге, построения дендрошкал. В целом все определяется конкретными задачами, стоящими перед исследователями. Отметим лишь, что, как правило, с точки зрения математических приемов более сложными и трудоемкими предстают процедуры дендроклиматических исследований. В археологической дендрохронологии сходные приемы выглядят более упрощенными, но в той или степени они исходят из посылок, сформулированных Бруно Хубером примерно 60 лет назад (см. например: Huber, 1943). Вообще же по этим вопросам интересующегося читателя можно отослать к довольно обширной литературе. См, к примеру: ( Вихров, Колчин, 1962. С 95-112; Колчин, Битвинскас, 1972. С. 86–90' Колчин, Черных НБ.,1977. С 17 26; Битвинскас, 1974. С. 62–78; Урьева, Черных НБ, 1996. С. 90–94; Ваганов Шиятов, Мазепа, 1996. С. 34–50, Schweingruber, 1993. S. 351–396; и многие другие работы различных авторов).