Titular curs - Conf. univ. dr. Mircea VOICULESCU

Titular laborator/seminar: Asist. univ. drd. Alexandru ONACANumăr de ore pe săptămână – 4: 2 curs, 2 laborator/seminar

Obiectivele disciplinei

Înțelegerea importanței cursului în ansamblul științelor mediului înconjurător.Cunoaşterea direcțiilor de cercetare și importanța acestora în investigarea

mediului înconjurător.Însuşirea principiilor și a tehnicilor de lucru și a soft-urilor dedicate: formarea

abilităţilor de prelevare de probe (carote și/sau secțiuni transversale), de prelucrare a probelor și de utilizare a soft-urilor dedicate.

DENDROCRONOLOGIE

BIBLIOGRAFIE

Fritz H. Schweingruber, 1987, Tree Rings: Basics and Applications of Dendrochronology, Dordrecht, The Netherlands: D. Reidel Publishing Compan.Fritz H. Schweingruber, 1993, Trees and Wood in Dendrochronology, Berlin, Germany: Springer-Verlag.Grissino-Mayer, H.D. (2005a), Species used in Tree-Ring Research,

http://web.utk.edu/ ~grissino/species.htm, accesat în 2006.Grissino-Mayer, H.D. (2005b), Principles of Dendrochronology,

http://web.utk.edu/ ~grissino/principles.htm, accesat în 2006. Grissino-Mayer, H.D. (2006), Bibliography of Dendrochronology,

http://www01.wsl.ch/ dendrobiblio/index.html, accesat în 2006.Popa, I. (2003), Analiza comparativă a răspunsului dendroclimatologic al molidului (Picea abies

(L.) Karst.) şi bradului (Abies alba Mill.) din nordul Carpaţilor Orientali, Bucovina Forestieră, XI, 2, pp. 3-14.Popa, I. (2004), Fundamente metodologice şi aplicaţii de dendrocronologie, Editura Tehnică-

Silvică, Câmpulung Moldovenesc.Shroder, Jr., J.F. 1980. Dendrogeomorphology: review and new techniques of tree-ring dating.

Progress in Physical Geography 4(1): 161-188.Schweingruber, F.H. (1981), ITRDB - Situl Novaci, Munţii Parâng, Romania,

http:// www.ncdc.noaa.gov/paleo/ftp-treering.html, accesat în 2003. Schweingruber, F.H. (1985), Dendroecological zones in the coniferous forests of Europe, Dendrochronologia, 3, pp. 67-75.Soran, V, Gârlea, D. (1981), Cercetări asupra dendrocronologiei şi dendroecologiei zâmbrului din

Munţii Retezat, Ocrotirea naturii şi mediului înconjurător.

Molid Picea alba Brad Abies alba

Jneapăn Pinus mugoLarice Larix decidua

dendrocronologia este ştiinţa generală care se ocupă cu datarea inelelor anuale de creştere ale plantelor lemnoase şi cu exploatarea informaţiilor

de mediu asociate acestei creşteri

termenul de dendrocronologie provine din combinarea cuvintelor greceşti dendron = arbore, chronos = timp şi logos = ştiinţă, desemnând ştiinţa care foloseşte datarea

inelelor de creştere (anul lor exact de formare) pentru a analiza în spaţiu şi timp procesele din ştiinţele naturii şi ale societăţii

dendrocronologiei îi revine sarcina de a elabora şi dezvolta tehnicile de prelevare şi prelucrare a probelor, de numărare, măsurare, datare, interdatare şi standardizare a

inelelor anuale de arbori

aceste tehnici pot fi utilizate în numeroase ştiinţe specializate, ale căror definiţii sunt prezentate în rândurile care urmează

DEFINIREA DENDROCRONOLOGIEI

Dendrogeomorfologia este ştiinţa care foloseşte inelele arborilor şi răspunsurile de creştere ale acestora pentru a data procesele geomorfologice, răspunzătoare de geneza şi evoluţia formelor de relief.

- de exemplu, analizarea schimbărilor apărute în forma inelelor de creştere permite datarea unor procese geomorfologice cum sunt alunecările de teren, avalanşele de zăpadă, creep-ul solului şi al zăpezii etc.

Dendroclimatologia este ştiinţa care foloseşte inelele de creştere ale arborilor pentru a studia climatul prezent şi pentru a-l reconstitui pe cel din trecut.

- este cea mai dezvoltată disciplină ştiinţifică care foloseşte studiul inelelor anuale, folosindu-se de multe procedee statistice pentru a extrage informaţia climatică din modul de creştere al arboril

- numeroasele studii dendroclimatice care au fost efectuate până în prezent au contribuit la dezvoltarea unei baze de date cu serii dendrocronologice de referinţă pentru întreaga suprafaţă terestră

Dendroarheologia este ştiinţa care foloseşte inelele de creştere pentru a data, pe bază de resturi de lemn, momentele în care arbori respectivi au fost doborâţi, transportaţi, prelucraţi şi folosiţi pentru construcţii sau artefacte din lemn

- de exemplu, datarea inelelor de creştere din grinda unei construcţii medievale din lemn poate permite determinarea anului când aceasta a fost ridicată

Dendroglaciologia este ştiinţa care foloseşte inelele arborilor pentru a data şi studia dinamica maselor de gheaţă.

- de exemplu, datarea inelelor arborilor de pe o morenă poate stabilii data aproximativă a retragerii gheţarului respectiv

- progrese deosebite în acest domeniu au fost făcute în S.U.A. şi Canada

RAMURILE DENDROCRONOLOGIEI

Dendroecologia este ştiinţa care foloseşte inelele de creştere ale arborilor pentru a studia factorii care afectează ecosistemele pământului

- de exemplu, se poate studia efectului poluării aerului în creşterea arborilor prin analizarea schimbărilor ce apar în inele de creştere de-a lungul timpului.

Dendroentocronologia este ştiinţa care foloseşte inelele arborilor pentru a data şi studia dinamica din trecut a populaţiilor de insecte

- astfel, se pot stabili, prin datarea reţinerilor de creştere lăsate ca urme în inelele arborilor, invaziile de insecte care au produs daune în comunităţile forestiere de-a lungul timpului. Metodologia de lucru în acest domeniu a fost elaborată de către Swetnam, Thompson şi Sutherland în anul 1985, ca urmare a puternicelor invazii de insecte ce au avut loc în timpul secolului al XX-lea, în estul Canadei şi nordul Stâncoşilor din S.U.A.

Dendrohidrologia este ştiinţa care foloseşte inelele arborilor pentru a studia schimbările care au apărut de-a lungul timpului în scurgerea râurilor şi în cea de suprafaţă sau oscilaţiile de nivel ale lacurilor

- astfel, prin datarea perioadelor în care copacii au fost inundaţi, se pot determina oscilaţiile de nivel ale lacurilor

Dendropirocronologia este ştiinţa care foloseşte inelele arborilor pentru a data şi studia incendiile forestiere din trecut sau prezent

- datarea cicatriciilor lăsate de incendii în inelele arborilor poate fi folosită la stabilirea cronologiei şi frecvenţei incendiilor forestiere din trecut.

RAMURILE DENDROCRONOLOGIEI

PRINCIPIILE GENERALE ALE DENDROCRONOLOGIEI

1. Principiul uniformităţii porneşte de la ideea că procesele fizice şi biologice de mediu actuale sunt reflectate în modul actual de creştere a copacilor, iar acest lucru trebuie să fi fost operaţional şi în trecut

„prezentul este cheia trecutului”

2. Principiul factorilor limitativi

Rata de dezvoltare a plantelor lemnoase este influenţată îndeosebi de variabilele de mediu cu caracterul cel mai limitativ dintr-o regiune

- de exemplu, precipitaţiile sunt de obicei factorul cel mai limitativ pentru creşterea plantelor în climatele aride şi semiaride. În aceste regiuni creşterea arborilor nu poate decurge repede decât dacă cantitatea de precipitaţii permite acest lucru. Când sezonul este mai ploios inelele de creştere vor fi mai groase, deci grosimea este o funcţie a cantităţilor de precipitaţii.

Factorii limitativi ai creşterii se oglindesc în aspectul inelelor de creştere ale speciei Pinus nigra v. banatica (pin negru de banat). Probă prelevată din regiunea Muntelui Domogled – Băile Herculane în data de 30.07.2004.

3. Principiul sistemului de creştere al arborilor

Seria de inele de creştere dintr-un arbore poate fi descompusă într-un sistem de factori de mediu, umani şi naturali, ambele categorii afectând modelul de creştere în timp

- de exemplu, inelul de creştere R, din anul t, este o funcţie a unui sistem de factori:

Literele greceşti din faţa variabilelor D1 şi D2 pot să aibă valoarea „0” pentru absenţa sau „1” pentru prezenţa factorilor perturbatori. Deci, pentru a scoate în evidenţă procesele geomorfologice pe care dorim să le studiem, unii factori pot fi minimizaţi. De exemplu, influenţa climatică din seria inelelor ce provine de la arborii afectaţi de un proces geomorfologic accelerat poate fi eliminată prin compararea cu o serie de inele ce provine de la aceaşi specie, aflată în vecinătate, însă în condiţii de lipsă a stresului geomorfologic. Tendinţa de reducere a lăţimii inelelor odată cu înaintarea în vârstă poate fi eliminată prin standardizare, un procedeu matematic care aplică o funcţie exponenţială negativă pe şirul de valori obţinut prin măsurarea lăţimii inelelor de arbori. Diverşii factori perturbatori intrinseci şi extrinseci se elimină printr-o atentă selectare a arborilor şi o bună documentare asupra condiţiilor de mediu, specifice în trecut siturilor alese pentru analiză. Procesele întâmplătoare (numite zgomot în dendrocronologie, după Grissino- Mayer, 2005b) sunt cel mai greu de eliminat, ele fiind principala sursă de erori în datările dendrogeomorfologice. Pentru a minimiza acest element este necesară o bună replicaţie a tendinţei generale de creştere a arborilor sitului luat în studiu, acest lucru obţinându-se prin prelevarea şi analizarea unui număr mare de probe şi reacţii de creştere.

4.Principiul amplitudinii ecologice Speciile de arbori care sunt cele mai sensibile la schimbările factorilor de mediu se află la limita latitudinală sau altitudinală a arealului lor de ocurenţă (de vegetare). De exemplu, specia Pinus ponderosa are cea mai largă răspândire dintre toate speciile de pin din America de Nord, crescând în condiţii de mediu diverse, deci are o amplitudine ecologică mare. Invers, gigantul Sequoia (Sequoiadendron giganteum) creşte în arii restrânse, pe pantele vestice ale Sierrei Nevada din California, deci această specie are o amplitudine ecologică mică. În ţara noastră, pinul comun (Pinus sylvestris) şi molidul (Picea abies) se numără printre speciile de conifere cu o mare amplitudine ecologică, în timp ce zâmbrul (Pinus cembra), laricele (Larix decidua), pinul negru de banat (Pinus nigra v. banatica) sau tisa (Taxus baccata) ocupă doar câteva areale restrânse în regiunea Carpaţilor Meridionali, având o amplitudine ecologică mult mai mică. Acestea sunt specii care au o sensibilitate mult mai mare la schimbarea condiţiilor de mediu (secete, îngheţuri timpurii sau târzii, inundaţii etc.), astfel că, prin analizarea inelelor lor de creştere, se pot extrage informaţii importante.

Principiul amplitudinii ecologice este important deoarece speciile de arbori folosite în dendrocronologie se găsesc adesea la marginea arealului lor natural de răspândire. Pentru a scoate foarte bine în evidenţă evoluţia precipitaţiilor de-a lungul anilor în inelele de creştere ale speciei Picea abies, trebuie să prelevăm eşantioane din arborii care se află la limita altitudinală cea mai joasă de răspândire naturală, în jur de 1200-1300 m pentru această specie (în Carpaţii Meridionali). Din contră, dacă dorim să evidenţiem anii cu sezoane de vegetaţie răcoroase atunci va trebui să prelevăm probe de inele din arborii aflaţi la limita superioară a pădurii (1800-1900 m în Carpaţii Meridionali), aceştia fiind cei mai afectaţi de frigul din timpul verii.

5. Principiul selectării sitului de prelevare a probelor dendrocronologice Siturile de prelevare a eşantioanelor în dendrocronologie pot fi identificate şi selectate bazându-ne pe un criteriu care spune că seriile de inele de creştere produse trebuie să fie senzitive la schimbările factorilor de mediu studiaţi. Astfel, arborii care răspund bine la condiţiile de secetă sunt de obicei întâlniţi acolo unde aportul de apă provenit din precipitaţii este limitat, ca de exemplu pe rocile golaşe, în sectoarele de creastă montană sau pe versanţii însoriţi. Un dendrocronolog care este interesat de perioadele de secetă din trecut va lua intenţionat eşantioane din arborii care trăiesc în locuri cu condiţii limitative în ceea ce priveşte cerinţele de apă. Eşantioanele prelevate din arbori care trăiesc în zone de joasă altitudine, locuri umede, nu vor prezenta inele de creştere senzitive la deficitul de precipitaţii. Siturile de prelevare a eşantioanelor trebuie în aşa fel selectate încât să se maximizeze semnalele de mediu care se doresc a fi investigate.

6. Principiul interdatării (corelării inelelor de creştere)

Principiul interdatării (corelării inelelor de creştere) este principiul de bază al dendrocronologiei, el fiind fundamentat în anul 1904 de către astronomul american Andrew Ellicott Douglass, considerat părintele acestei ştiinţe. Acesta a demonstrat că lăţimea inelelor de creştere sau alte caracteristici ale acestora (de exemplu densitatea, culoarea, raportul lemn timpuriu-lemn târziu) permit corelarea între inelele ce provin din serii diferite, care din punct de vedere temporal se pot suprapune numai pe un anumit interval. Lucrul este posibil deoarece se poate stabili cu exactitate anul în care unele inele „martor” au fost formate: de exemplu o secvenţă de inele foarte subţiri urmată apoi de unele foarte groase. Dacă această variaţie este descoperită în două probe diferite din punct de vedere temporal atunci, prin interdatare, va lua naştere o serie rezultantă mai lungă. Astfel, putem data construirea unei clădiri vechi prin corelarea aspectului inelelor de creştere prelevate din clădire cu inelele de creştere ale copacilor aflaţi în viaţă . Fără precizia dată de interdatare, datarea cu ajutorul inelelor de creştere nu ar fi mai mult decât o simplă numărare de inele.

7. Principiul repetabilităţii

Schimbările de mediu investigate pot fi maximizate (bine evidenţiate) şi erorile pot fi minimizate (sau înlăturate) prin prelevarea mai multor probe din acelaşi arbore şi prin studiul mai multor arbori din acelaşi areal. Studiul mai multor eşantioane din acelaşi arbore reduce erorile datorate variabilităţii creşterii inelelor într-un trunchi, în timp ce erorile datorate semnalelor de mediu ciudate, nedorite, care apar doar la unul, doi sau trei copaci, pot fi minimizate prin investigarea mai multor arbori din acelaşi sit. Cercetarea unui număr mai mare de arbori dintr-un areal, precum şi a mai multor areale dintr-o regiune, asigură o minimizare a erorilor ce pot fi generate de factori de mediu neluaţi în considerare, cum poate fi, de exemplu, poluarea aerului. În dendroclimatologie s-a stabilit că pentru obţinerea unei analize de încredere este necesar un număr de minim 10 probe per sit (minim două per arbore), în timp ce un număr de 20 de probe per sit, sau chiar mai mult, este optim.