Aplicaţii ale dendrocronologiei în domeniul studiilor de impact

                                       - Marcel Flocea -

1.      Introducere

Astăzi, până şi copiii îndrăgostiţi de natură pot să cunoască, numărând inelele anuale ale unei cioate sau piese doborâte, vârsta până la care a trăit arborele. Lucrul este deplin posibil în climatul temperat unde, datorită alternanţei sezonului de vegetaţie cu sezonul de repaus vegetativ, creşterile în diametru se depun pe arbori sub formă de straturi anuale mai mult sau mai puţin distincte în raport cu specia.

Antichitatea a trimis unele mesaje după care se semnalează existenţa cunoştinţelor despre anii de creştere. Se pare că primul care a menţionat în scris legătura dintre fluctuaţiile lăţimii inelelor anuale şi anii ploioşi sau secetoşi în nordul Italiei a fost Leonardo da Vinci. Afirmaţiile sale au rămas fără ecou atunci, fiind repede uitate, căci nimeni nu l-a crezut la acea vreme. Mai târziu, în 1737, francezii Duhamel şi Buffon au observat pe mulţi arbori recent doborâţi portretul caracteristic al anului 1709, lesne de identificat prin lăţimea deosebită a inelului anual. John Hill, în lucrarea ilustrată "Construcţia trunchiului" (1770) prezenta "cercurile anotimpurilor", adică lemnul timpuriu şi cel târziu din inelul anual. Pe baza unor lucrări de anatomie şi fiziologie purtate pe arbori de către unii botanişti ai primei jumătăţi a secolului al XIX-lea, Th. Hartig (1855), avea o concepţie clară asupra dezvoltării inelelor anuale. Ei şi-au dăruit viaţa studiilor creşterilor anuale, publicând 34 de lucrări de anatomie şi ecologie în acest domeniu. Către sfârşitul secolului trecut a datat vătămările produse arborilor de grindină, ger şi insecte. Au trebuit să apară Witt Clinton (1811) şi Clos (1886) pentru a scrie primele pagini interesante ale dendrocronolgiei.

Cu toate acestea, posibilitatea datării prin intermediul creşterilor anuale a arborilor nu s-a întrezărit decât către sfârşitul secolului al XIX-lea şi aceasta pentru că factorii climatici ce influenţează anual cantitatea de lemn format, fiind foarte mulţi ca număr, cu importanţă diferită şi deseori cu influenţe conjugate sau chiar disjuncte, transformă creşterea ca reacţie a arborelui fată de mediu într-un fenomen extrem de complex.

Chiar cunoaşterea acestei complexităţi i-a împiedicat pe botanişti şi silvicultori să privească această creştere ca pe un fenomen prognozabil în raport cu factorii de mediu. Poate pare uluitor, dar tocmai unui astronom - specialist în fizica sistemului solar - americanul A. E. Douglass, i-a fost dat să pună în ecuaţie, să descopere cheia acestui cifru deosebit de complex. Preocupat de activitatea solară, lipsit de prejudecăţile ce-i împiedicau pe silvicultori şi biologi, prejudecăţi menţionate în aliniatul precedent, el a încercat să utilizeze fluctuaţiile inelelor arborilor ca martori ai climatului veacurilor trecute. Este de la sine înţeles că în lipsa unor arhive meteorologice astronomul a preferat să creadă că urmărind lăţimea inelelor anuale va regăsi o înregistrare, mai mult sau mai puţin fidelă, a variaţiilor climatului şi va putea să depisteze urmele ciclurilor solare. Prin studiul lemnului de pin galben (P. ponderosa), ce provenea din satele vechi indiene, a putut remarca succesiuni caracteristice de inele, uşor de deosebit cu ochiul liber faţă de altele, graţie lăţimilor neobişnuite.

Această "semnătură" caracteristică l-a ajutat să pună laolaltă piese de lemn aparţinând aceloraşi ani, chiar dacă aceste succesiuni se continuau cu altele dintr-o perioadă mai recentă, ori erau precedate de altele dintr-o perioadă mai veche. Astfel, în perioada 1929-1935 el a putut data prin comparaţie piese de vârste diferite, dar având în comun cel puţin câţiva ani.

Munca sa şi a colaboratorului său Schulman (1958) a fost favorizată de existenţa, pe continentul nord american, a celor mai bătrâni arbori cunoscuţi actualmente, Pinus aristata şi Pinus longaeva, ce trăiesc în regiunea semideşertică a Arizonei, unde se pare că seceta extremă este singurul factor limitativ al creşterii arborilor. In asemenea condiţii, relaţia climat-lăţime a inelelor se simplifică mult şi poate fi mult mai lesne surprinsă.

In modul arătat, Douglass a observat că variaţiile lăţimii inelelor succesive se regăseau în acelaşi chip în toate trunchiurile provenite din aceeaşi regiune, deci climatul producea efecte asemănătoare asupra tuturor arborilor dintr-o regiune. Astfel s-au născut cele două principii fundamentale ale unei tinere ştiinţe - dendrocronologia: (1) condiţiilor climatice asemănătoare dintr-o anumită regiune le corespund - la nivelul arborilor - răspunsuri identice, înscrise în cantitatea de lemn formată, cu alte cuvinte, există o similitudine între variaţiile lăţimii inelelor (valori maxime şi valori minime), în interiorul unui arboret şi (2) evidenţierea punctelor de reper, a "semnăturilor caracteristice" ce constau în serii remarcabile şi care permit "asamblarea " pieselor de vârste diferite într-o veritabilă serie prin suprapunerea părţilor comune (fig.1), reprezintă celălalt principiu. In acest mod, devine posibilă datarea lemnului provenit din epoci din ce în ce mai îndepărtate în baza unor piese fosilizate serii de lungimea câtorva milenii.

            In laboratorul fondat de Douglass în Tucson-Arizona, Fritts şi echipa sa (1976) a reuşit să dezvolte această ştiinţă, extinzând aplicaţiile ei în domeniul climatologic - dendroclimatologia - şi în ecologie - dendroecologia, ramuri ce reconstituie climatul sau mediul înconjurător pornind de la arbori. Cercetători ai Universităţii Illinois: Bannister, Hannah şi Weekly au reuşit datarea sistematică a edificiilor construite în lemn (locuinţe, forturi), analizând chiar şi lemn carbonizat. Astfel au putut pune în evidenţă creşterea concentrică a sateloriindiene şi urmări migraţiile populaţiei precolumbiene. Se spera chiar să se descopere indicii preţioase asupra posibilelor raporturi dintre modificările climatice şi deplasările oamenilor în teritoriu. In Europa începutului de secol XX, cercetători ca rusul Svedov (care descoperea o strânsă legătura între lăţimea inelului anual la salcâm şi valorile precipitaţiilor) şi olandezul Kapeyn, s-au preocupat de studiul dendrocronologic. Aici problema nu s-a pus cu aceeaşi uşurinţă din două motive: pe de o parte, pe continentul nostru nu trăiesc arbori atât de bătrâni ca Sequoia în California (peste 3000 de ani) sau pinii anterior menţionaţi din Arizona (circa 4600 de ani), iar pe de altă parte climatul mai puţin riguros nu permite evidenţierea cu precizie a factorilor limitativi, şi deci codul meteorologic ascuns în creşterile anuale devine mult mai dificil de descifrat.

Toate acestea au întârziat mult evoluţia dendrocronologiei în Europa: Şcoala scandinavă se pare, s-a născut din cea americană (primele studii dendroclimatologice au fost conduse de Laitakari (1920) şi Von Eide (1926)). De Geer, în anii '50, a încercat datarea unor grinzi diverse şi a mişcărilor glaciare. In 1961, Siren trasează profilurile de creştere pentru mai multe conifere nordice. Siastad (1957) şi Mikofa (1962) au arătat că la limita nordică a pădurii, lăţimea inelelor anuale este direct legată de temperaturile din iunie, inelul comportându-se ca un termometru natural. De un interes considerabil sunt lucrările lui d'Alestalo, care a studiat în pădurile litorale transgresiunile şi regresiunile marine.

Reprezentanţii viitoarei şcoli germane s-au "contaminat" de la suedezi. Lucrările iniţiale au fost mai ales de ordin dendrocronologic. Totuşi, studiile dendroclimatologice au incitat pe unii autori. Artman (1949) a arătat că nebulozitatea excesivă, încetinind procesul de fotosinteză, este responsabilă de "rahitismul" şi în cele din urmă de eliminarea pinului la o altitudine relativ scăzută în unele masive hercinice din Germania. Brehme (1951) demonstrează limitarea creşterilor în funcţie de scăderea temperaturilor medii în Alpii din zona Berchtesgaden.

S-a crezut mai întâi că amprentele ciclului solar evidenţiate în America pot fi observate în toată lumea. Dar Huber n-a reuşit să ie regăsească ia arbori în Germania. El a stabilit o curbă de referinţă locală, pentru stejarul din Spessart - sudul Germaniei - şi în baza ei a încercat datarea unor piese arheologice elveţiene.

Pornind de la aceste prime lucrări, tehnica datării utilizată în Europa, descoperită de Huber în 1941 şi perfecţionată de belgianul Munaut (1965) şi apoi de germanii Eckstein şi Bauch (1969), a devenit foarte simplă.

Ea constă în primul rând în stabilirea unei curbe reprezentative a lăţimii inelelor anuale şi în a pune astfel în evidenţă atât variaţiile crescătoare, cât şi cele descrescătoare existente între inelele succesive. Având la dispoziţie cele două curbe, una datată - curba de referinţă - şi alta de datat, se ajunge să fie suprapuse şi să se caute poziţia pentru care numărul cel mai mare de variaţii de lăţimi se produce în acelaşi sens. Curba de datare se verifică astfel prin similitudinea maximală cu curba de referinţă (fig. 2).

Echipa germană a stabilit apoi programul de calcul şi de asemenea limitele şi fiabilitatea metodei. Ea stă la baza stabilirii curbelor de referinţă în Germania şi Anglia şi este foarte frecvent utilizată astăzi.

In acest mod, încă din 1967, Hollstein data vestigiile romane şi merovingiene în regiunea Rhin-Moselfe, grinzile catedralelor din Cologne, Treves şi Speyer oferind cunoştinţe complet noi pentru istoria artei. S-au făcut şi datări de săpături arheologice în regiuni din Germania şi Ţările de Jos. In Anglia şi Belgia lucrări de mare anvergură s-au executat pe tablouri pictate pe panouri de lemn. S-au putut data astfel prima oară anumite picturi şi distinge copiile de original.

In aceeaşi perioadă, în Rusia exista interes mai ales în legătură cu dendroclimatologia şi mai puţin în legătură cu aplicaţiile în datarea obiectelor vechi sau arheologice. Kolchin (1962) a condus o lucrare de anvergură asupra pavajului suprapus, confecţionat din blocuri de pin în Novgorod, ca şi asupra resturilor vechilor oraşe de secol X-XV.

Toate cercetările au arătat că pentru fiecare regiune, trebuie mai întâi stabilită seria cronologică proprie pentru a o extinde mai apoi la cele vecine, dacă e posibil. Exemplul standard este legat de stejarul din Germania. Dacă în sud o curbă de referinţă a putut fi stabilită relativ uşor, pentru nord e necesară stabilirea unor curbe ce corespund unor sectoare foarte strict delimitate. La fel, se pare că pentru Anglia a fost necesară stabilirea mai multor curbe regionale. S-a constatat în fine că similitudinea curbelor se diminuează în funcţie de creşterea distanţei între locurile de prelevare ale probelor. Acelaşi mod de diminuare a fost observat şi atunci când speciile diferă chiar dacă provin din acelaşi loc.

In Franţa (1969), Polge şi colaboratorii săi a făcut un nou pas utilizând în paralel cu lăţimea inelelor anuale alte caracteristici anuale cum ar fi densitatea.

Merită evidenţiată şi contribuţia şcolii lituaniene de dendrocronologie, care prin Kairiukstis şi alţii a adus un progres important în domeniul studiilor de impact.

In România, până în prezent, nici o curbă de referinţă nu a fost obţinută. Poate că există o oarecare similitudine cu cele obţinute în Rusia, dar e foarte probabil că variaţii caracteristice regiunilor noastre să apară. Stabilirea unei astfel de curbe de reper pentru România ar aduce o contribuţie de seamă la dezvoltarea unui domeniu pasionant, cercetări în domeniul arhitecturii, istoriei, istoriei artei. Nu este mai puţin important rolul acestei serii pentru studii în domeniul forestier, cum ar fi: studiul efectului şi ciclicităţii atacurilor de insecte, studiul efectelor poluării, studiul şi prognoza evoluţiei climatice şi multe, multe altele.

Informaţiile asupra schimbărilor de mediu pot fi înregistrate într-un arbore în moduri diferite. Cu toate acestea, arborele individual reprezintă doar o singură piatră a mozaicului, câtă vreme întreaga pictură poate fi recunoscută numai dacă sunt analizaţi mulţi arbori. In cel mai evident caz, un eveniment de mediu din trecut a rănit unii arbori mecanic, de exemplu prin foc sau căderi de pietre, acestea lăsând o cicatrice în lemn ca un indicator al timpului. Semne vizibile pot fi de asemenea evidenţiate pe căi fiziologice, de exemplu prin îngheţuri târzii. Mai greu de detectat sunt acele efecte ce sunt înregistrate ascuns în lăţimea, densitatea lemnului şi structura creşterii anuale a lemnului, dar numai în cazuri excepţionale sunt deviaţii ale acestor parametri de la valorile normale, atât de evidente încât o judecată pur vizuală va conduce la rezultate sigure. In prezent, trebuie să fie aplicate procedee statistice pentru a diferenţia fluctuaţiile naturale de cele provocate de om. Creşterea anuală a arborilor poate fi de asemenea analizată pentru conţinutul său chimic derivat din sursele mediului, în special metalele grele. Ca şi datele asupra lăţimii inelelor, densităţii lemnului şi structurii, aceste date reprezintă cantităţi măsurabile. Dar, înainte de racordarea la statistică, o interpretare fiziologică îngrijită este necesară. Dacă fenomenul "morţii pădurilor" este cunoscut sub forma sa acută mai ales din debutul deceniului 9, trebuie specificat că din punct de vedere metodologic cercetătorii fenomenului nu au fost prinşi descoperiţi, existând pe plan european preocupări mult mai vechi pentru studiul factorilor cu influenţe negative asupra creşterilor şi implicit o metodologie suficient de bine pusă la punct pentru astfel de studii.

După Giurgiu (1969) primele sondaje de acest fel au fost efectuate în zona Bicaz şi au condus la determinarea unor pierderi de creştere după intrarea în funcţiune a fabricii. Acelaşi autor citează lucrările efectuate de cercetători diverşi (Enderlein, 1964; Lemke,1960; Vins, 1961, 1962; Materna, 1964 ş.a.) care au determinat pierderile de creştere, momentele realizării maximului creşterilor medii în volum la arborete afectate. Alte cercetări interesante au fost efectuate şi de Pelz (1958), Keller (1958-1965), Hartel (1953), Vacurov (1964), Gailis (1965) ş.a.

Au fost utilizate metode dendroclimatologice bazate pe determinarea indicilor de creştere şi sincronizarea seriilor acestor indici, precum şi extrapolări ale curbelor acestora în scopul eliminării vârstei, oscilaţiilor climatice, influenţelor staţionale şi a prognozei creşterilor.

La noi, cercetări importante, însoţite de perfecţionări metodologice, au fost desfăşurate de Giurgiu (1964-1977), Ianculescu (1973-1975) şi pot fi înregistrate ca paşi de pionierat deosebit de importanţi în studiul creşterilor prin metode dendrocronologice.

2.      Aparatura

La ora actuală se utilizează pentru măsurarea informaţiilor cuprinse în inelele anuale două categorii mari de aparate. Una dintre ele utilizează informaţiile obţinute pe cale optică, cu ajutorul unor macrocamere extrem de performante, cealaltă utilizând elemente ale dinamostratigrafiei, bazată pe măsurarea densităţii diferite a inelelor anuale, precum şi a lemnului timpuriu şi lemnului târziu a inelului anual.

Există diferite variante constructive ale aparatelor ce execută măsurarea pe cale optică a creşterilor anuale, dar în principiu (fig. 3), ele conţin următoarele părţi componente: o cameră de tip macroscop, o masă de măsurare (cu posibilităţi de mişcare controlată în plan orizontal) şi un echipament complet de calcul electronic care să permită vizualizarea cu acurateţe a imaginilor prelevate de macrocameră, precum şi pachetul de programe necesar analizei digitale asistată de calculator. Sistemele de măsurare automată a inelelor anuale sunt extrem de costisitoare, dar apariţia lor a însemnat un pas extrem de important şi o unealtă indispensabilă pentru cercetători, sistemele clasice de măsurare transformând munca cercetătorului de odinioară în muncă de miniaturist chinez.

Imaginile pot fi procesate pe calculator putând fi mărite, micşorate, colorate în fals color, astfel încât să se poată sesiza contrastul dintre zonele de lemn cu densităţi diferite, zone ce evidenţiază "frontierele inelelor anuale", uneori greu de diferenţiat la lemnul de fag, carpen şi alte specii cu lemn de culoare uniformă.

Aceste tehnici bazate în special pe analize vizuale (microscopice şi macroscopice), oferă întotdeauna servicii excelente, dar pentru determinarea proprietăţilor fizice ale lemnului şi evaluarea calităţilor mecanice, doar laboratoarele moderne echipate cu tehnică de măsurare în domeniul xylocronologiei pot răspunde la această din urmă problemă.

După Polge, citat de Chagneau şi Levasseur (1989), eşantionul de lemn de studiat prelevat prin metode clasice este radiografiat sub raze x, imaginea obţinută oferind prin densitometrie parametrii mecanici şi cronologici urmăriţi (fig. 4).

O tehnică şi mai recentă, nedistructivă, este bazată pe propagarea unei unde ultrasonore, dar ea trebuie să fie perfecţionată, întrucât necesită o aparatură deosebită pentru tratamentul semnalului elaborat, cea de până acum neatingând nivelul necesar xylocronologiei. Principiul de funcţionare al dinamostratigrafiei este descris în figurile 5 şi 6.

3. Metode ale dendrocronologiei in studiile de impact

3.1. Metode bazate pe măsurarea inelelor anuale

Există mai multe căi ale dendrocronologiei aplicate, prin care impactul poluării asupra mediului poate fi examinat.

Cea mai importantă dintre ele comparaţia dintre arbori ai aceleaşi specii ce cresc în condiţii de mediu similare dar cu diferite grade de poluare; corelaţii ale tendinţelor de creşteri dintr-un larg număr de şiruri cu tipuri cunoscute de încărcături poluante; comparaţii cronologice ante şi postpoluare, analiza chimică a compoziţiei inelelor, eliminarea influenţei vârstei şi a efectelor climatice prin metode speciale cronologice, astfel încât tendinţele rămase să poată fi atribuite poluării.

Calea tradiţională

Metoda comparării seriilor cronologice din zone poluate şi nepoluate a fost frecvent utilizată în studii de poluare locală (Pollanschutz, 1962; Vins şi Chorkva, 1973; Kreutzer 1983, ş.a.)

Deşi poate fi foarte valoroasă în anumite situaţii, prezintă o uzanţă redusă în investigaţiile asupra poluării de lungă distantă şi a fost eliminată, pentru că tehnica e bazată pe un număr mare de prezumţii dintre care unele sunt nevalabile. Cea mai importantă dintre acestea este prezumţia că diferenţele dintre cele două serii cronologice pot fi atribuite diferenţelor dintre nivelele de încărcături poluante. De fapt o întreagă suită de factori este posibil să fie implicată, de la situarea în condiţii climatice diferite la medii competiţionale diferite, chiar dacă s-ar putea controla unele dintre aceste efecte, existenta efectelor interactive complexe între poluare şi factorii de mediu face astfel de ajustări nevalabile.

O variantă a acestei metode implică o comparare a seriilor provenite de la arbori crescând în acelaşi spaţiu cu şi fără simptome vizibile de declin. Metoda presupune că arborii fără simptome vizibile sunt mai puţin afectaţi decât cei ce arată semnele declinului. Metoda însă aproximează mult, căci se consideră că arborii sunt expuşi la aproape acelaşi nivel de stress poluant şi  orice diferenţă de creştere este probabil reflectarea diferenţelor în răspunsurile arborilor individuali datorată variaţiilor genotipice. Tehnica a fost puternic criticată de Athari şi Kramer 1983, citaţi de Cook şi Kairiukstis 1990, deşi poate oferi o indicaţie asupra răspândirii reducerilor creşterilor, nu poate fi folosită pentru obţinerea informaţiilor cantitative asupra reducerilor.

Compararea seriilor dendrocronologice dintr-un mare număr de loturi. Această metodă suferă de existenţa unor anume extensii pentru limitările primei metode. Aceasta a fost elaborată şi aplicată de Strend, la începutul deceniului 9, în Norvegia. Prin utilizarea tehnicilor de regresie liniară, autorul a obţinut un coeficient de reacţie pentru fiecare punct din reţeaua de studiu.

Un dezavantaj major al tehnicii este acela că uită să ia în calcul diferenţele climatice între amplasamente şi, de asemenea, tipul de sol elementar, ce pot juca un rol important. Oricum, în mod intuitiv, tehnica e atrăgătoare. E posibil în condiţiile unui set destul de mare de date sau a unui teritoriu destul de vast să fie fezabilă identificarea anomaliilor regionale în tendinţele creşterilor radiale dacă sunt corectate cu tendinţe cunoscute ale nivelurilor de poluare.

Tehnica poate fi utilizată mai curând în stabilirea modelelor regionale a modificărilor abrupte ale creşterilor.

Eliminarea influenţelor vârstei şi efectelor climatice. Este metoda eliminării efectelor climatice, a îmbătrânirii şi altor efecte, şi atribuirea oricărei tendinţe rămase efectelor poluării, fiind frecvent utilizată (fig. 7).

Au fost dezvoltate serii cronologice prin ajustarea valorilor măsurate cu o funcţie simplă de gradul 3, de exemplu cu indicii lăţimilor inelelor anuale provenind prin împărţirea fiecărei lăţimi de inel la valoarea corespunzătoare funcţiei simple. Efectele climatice se elimină folosind analiza funcţiilor de răspuns. Valorile reziduale pot indica prezenţa unui declin al arborilor.

Există unele probleme cu această metodă specială. Analiza regresiei poate conduce la identificarea efectelor climatice, dar este operativă numai în cazuri extreme (exemplu seceta). Mai mult, efectele poluării şi climatului sunt cunoscute ca fiind interactive; pare să fie foarte dificilă separarea celor două. In particular, poluarea poate altera răspunsul climat-creştere al arborilor, creând astfel probleme pentru analiza funcţiilor de răspuns. O dovadă pentru aceasta este mărirea exagerată a creşterii arborilor datorită măsurilor ameliorative (fertilizări, desecări), când are loc în timpul perioadelor climatice de maximă creştere şi invers, o diminuare a creşterii atribuită inadecvat poluării atmosferice în timpul perioadelor de minim climatic (Stravinskiene, 1981; Kairiukstis şi Dubinskaite, 1987). O altă dificultate o constituie separarea tendinţei vârstei de orice declin asociat cu poluarea. E nevoie ca toate aceste probleme să fie soluţionate înainte de a putea utiliza această metodă cu încredere.

Compararea creşterii înainte şi după debutul unui impact

Metoda pare aibă un bun potenţial de utilizare în compararea creşterilor de dinainte şi de după apariţia poluării. Eficacitatea acestei tehnici a fost ilustrată de numeroase studii de impact a unor anumite surse de poluare asupra creşterii. Rezumativ, va implica calculul funcţiilor de răspuns pentru o perioadă premergătoare începutului poluării, urmată de aplicarea acelei funcţii perioadei cu poluare (Cook 1987) ş.a. Diferenţa între indicii observaţi şi cei calculaţi este apoi utilizată pentru a obţine o idee asupra efectului poluării asupra creşterii arborelui la faţa locului.

3.2. Metode bazate pe măsurarea rezistenţei lemnului

O astfel de tehnică utilizând mai curând densitatea, vechimea lemnului târziu decât lăţimea inelului este furnizată de Kienast-1982 pentru arbori sănătoşi şi bolnavi.

După Polge, 1977, pe baza permis observarea faptului că poluarea aerului modifică într-un mod drastic forma şi datele cantitative ale curbelor densităţii lemnului, că anii caracteristici (care sunt, prin definiţie, anii pentru care un parametru variază în acelaşi sens în raport cu anul precedent pentru cel puţin 80 % din eşantion) sunt mult mai numeroşi pentru densităţile anuale menţionate, decât pentru lăţimea creşterilor, criteriul densităţii depinzând mai puţin decât lăţimea arborilor în raport cu vârsta lor şi ca densităţile şi lăţimile nu caracterizează întotdeauna aceeaşi ani şi trebuie utilizată complementaritatea informaţiilor pe care le fumizează pentru uşurarea datării. Concluziile au fost confirmate de o altă experienţă făcută pe brad şi molid (Keller şi Millier,1970, citaţi de Polge).

Fletcher şi Hughes au utilizat tehnica densitometrică pentru datarea grinzilor de stejar din epoca medievală, utilizând în acelaşi timp date de creştere şi densitate şi punând în evidenţă o relaţie între densitatea ridicată a lemnului târziu şi recoltele mari de grâu.

Pentru a creşte precizia metodei în căutarea cauzelor deviaţiei indicilor la arborii bolnavi se poate, utiliza tehnica analizei organice pentru a filtra fluctuaţiile ciclice pe termen scurt şi lung ce apar în seriile dendrocronologice. Aceasta poate ajuta la aproximarea mai precisă a impactului poluanţilor.

Acestea sunt probleme considerabile în investigarea declinului recent al creşterii arborilor. In primul rând, cauzele declinului sunt în cea mai mare parte necunoscute şi de aceea nu e uşoară identificarea datei de plecare pentru începutul fiecăruia. In al doilea rând, poluanţii despre care se crede că ar fi implicaţi (numiţi substanţe acide ş.a.) sunt prezenţi începând cu perioada revoluţiei industriale, cu toate că proporţia celor mai importanţi, sulfaţi şi nitraţi, a variat considerabil în timp.

Poluarea cu ozon este mai mult un fenomen modern, care a crescut în perioada recentă.

Ca rezultat al acestor complicaţii, va fi necesar să se facă uz de orice schimbări observate în serii, pentru a identifica momentul de start al declinului creşterii. Numeroase studii, atât în Europa, cât şi în America de Nord au indicat un declin al arborilor de durată mai lungă decât cea reieşită din datele reţelelor de supraveghere a sănătăţii pădurilor. Aceasta a avut importante implicaţii pentru stabilirea cauzelor declinului pentru că a existat tendinţa de a căuta factori corelaţi cu începutul apariţiei simptomelor vizibile, mai degrabă decât cu începutul reducerii creşterilor. Problema a fost studiată ceva mai detaliat de Kairiukstis, s.a. 1987. S-a certificat faptul că răspunsul arborilor la poluanţi sau alte schimbări ale mediului depinde de stadiile iniţiale ale arborelui şi de însăşi intensitatea schimbărilor, cu cât este mai mare schimbarea de mediu şi mai slab statutul iniţial al arborelui (poziţia lui socială), cu atât mai mare este impactul asupra arborelui.

Se recomandă şi în acest caz utilizarea funcţiilor de răspuns pentru stabilirea prezenţei oricărei discrepanţe în creştere, care ar putea fi atribuită poluării locale, deci cu o cauzalitate non-climatică.

4. Aplicaţii

Pentru studiul unor arborete de molid din nord-estul ţării, afectate de poluare directă şi de uscare anormală, s-au aplicat tehnici dendrocronologice. In cele ce urmează rezultatele parţiale vor fi prezentate rezumativ.

In vederea cunoaşterii, sub raport auxologic, a arborilor de molid afectaţi au fost identificate zonele cu arborete afectate. In arboretele din aceste zone s-au instalat 5 suprafeţe de probă cu caracter permanent, în care s-au efectuat 5 determinări biometrice şi descrieri detaliate ale fiecărui exemplar de molid.

Motivele care au stat la baza alegerii acestor puncte au fost, pe lângă frecvenţa, lesne de observat, a arborilor pe diferite grade de vătămare, prezenţa acestor puncte la diferite distante de o sursă cunoscută şi permanentă de poluare, precum şi declinul fiziologic al exemplarelor situate pe culmi vântuite şi cu climat excesiv şi afectate de poluare de lungă distanţă. De asemenea, s-a urmărit cuprinderea în studiu a unei game cât mai largi de tipuri de structuri. In toate cazurile, fenomenul de uscare anormală afectează şi arborii din plafonul superior, adică tocmai cei care, în mod normal ar trebui să aibă creşteri mari, vitalitate bună, dar care tocmai prin aceasta poziţie favorabilă faţă de lumină sunt mai expuşi la acţiunea factorului debilitant (poluant sau climatic). In cazul suprafeţelor Tamiţa şi Ostra, staţiunea este de bonitate superioară, dar arborii au diferite grade de vătămare, o stare de vegetaţie lâncedă şi o slabă vitalitate, precum şi creşteri în înălţime şi diametru din ce in ce mai reduse, ca urmare a acumulării în timp a efectului poluanţilor. In astfel de cazuri, productivitatea naturală ridicată a staţiunii nu poate oferi arboretului rezervele de vitalitate, necesare depăşirii impasului fiziologic în care intră arborii.

Este important de arătat că în zona menţionată există puternice emanaţii poluante, solide, lichide şi gazoase de la uzina de Preparare Tarniţa. Arboretele situate în treimea mijlocie şi superioară a versanţilor au în general o stare de vegetaţie mult mai bună decât cele situate în culoarul pe care se scurg gazele şi pulberile poluante. Arboretele tinere din preajmă nu par afectate, dar preexistenţii se află deja în grade avansate de vătămare. Sursa principală de poluare concentrează minereuri conţinând plumb, cupru, zinc, ş.a. sub formă de sulfuri complexe. O altă sursă de poluare o constituie versanţii şi oglinda iazurilor de decantare, exploatarea de baritină (cariera şi uzina de condiţionare a acestora, precum şi gazele de eşapament provenite din activitatea de transport tehnologic).

Intr-o situaţie asemănătoare se află şi arboretele din suprafaţa Ostra, dar fenomenul este mai lent datorită situării la circa 3-4 km de sursa poluantă.

Tot sub impactul poluanţilor se află şi arboretul din suprafaţa Taşca. După Ianculescu şi Tisescu (1989), efectele nocive ale emisiilor de pulbere de ciment se fac simţite atât la nivelul biotopului cât şi al biocenozei. Se remarcă modificarea pH-ului, chiar de la acid până la alcalin. Astfel se blochează în litieră Ca, Mg, K fapt ce conduce la dezechilibre de nutriţie.

După anii 1979-1983 odată cu intrarea în funcţiune a fabricii de ciment de la Taşca, ei au constatat o reducere a creşterilor în diametru a arborilor mai accentuată la molid.

Suprafeţele Măgura, Palma şi Prislop sunt situate pe versanţi montani expuşi vânturilor dominante, la peste 1000 m altitudine. Aici se înregistrează iarna şi la debutul sezonului de vegetaţie îngălbenirea şi căderea acelor. Fenomenul apare la arborii expuşi şi la cei din plafonul superior datorită stresului climatic de iarnă. Debilitarea progresivă a arborilor determină probabil pierderi de creştere, dar numai în rare cazuri poate determina uscarea.

S-au determinat elementele biometrice cele mai importante ale exemplarelor şi s-au întocmit portrete cât mai complete ale acestora în scopul stabilirii unor legături între creştere şi alţi parametri.

Din exemplarele de molid au fost recoltate probe de creştere cu burghiul Pressler, care au fost măsurate. Pentru determinarea seriilor dendrocronologice ale arboretelor, valorile anuale ale lăţimii inelelor anuale cuprinse în serie au fost standardizate prin mijloace analitice,

utilizându-se o bibliotecă de programe ce a permis trecerea lor prin diverse tipuri de ecuaţii de regresie. Coeficienţii de regresie s-au determinat prin metoda celor mai mici pătrate selecţia ecuaţiilor de regresie făcându-se cu ajutorul minimului sumei pătratelor abaterilor procentuale. Astfel s-au determinat indicii de creştere a căror succesiune cronologică o reprezintă seriile dendrocronologice.

In toate suprafeţele experimentale arborii au fost carotaţi până la inimă sau pe cca. 40 cm. In baza măsurătorilor efectuate pe probe prelevate de la Tarniţa se observă că există diferenţe substanţiale între creşterile realizate de arborii bolnăvicioşi (clasa 1) şi cei bolnavi (clasa 2) şi foarte bolnavi (clasa 3).

Rezultatele studiului se prezintă grafic în fig. 8.

Se poate evidenţia că intrarea în activitate a uzinei Tarniţa este resimţită pe plan auxologic de toţi arborii, în raport cu curba prognozată pe baza manifestărilor auxologice anterioare şi evident mai puternic de către cei aflaţi într-o stare mai avansată de îmbolnăvire, mai ales din 1980 încoace.

Curba medie a întregului set de date se află sub curba determinată pe perioada premergătoare ultimului punct de inflexiune, fapt ce demonstrează că întreg arboretul a înregistrat efectele un poluării locale.

Variabilitatea indicilor de creştere pe curba medie a întregului set de date (1930,1980) este destul de redusă, situaţie aparent contradictorie, dacă ţinem cont că stresorii ar fi trebuit să producă o creştere a variabilităţii. (Giurgiu 1967). Această stare de lucruri are următoarele explicaţii: anularea unei părţi a variabilităţii datorită participării în colectivitatea de selecţie a unui număr restrâns de arbori, reducerea drastică a tuturor creşterilor până la limita inferioară posibilă în condiţiile unui "control strict" al factorilor vătămători, chiar arborii sănătoşi în aparenţă realizând creşteri foarte mici în ultimul deceniu.

In suprafaţa Bicaz (1919-1991) se constată coborârea bruscă a curbei medii începând cu anii 1970, 1972, moment în care curba realizează în mod nefiresc un al doilea punct de inflexiune pe latura descendentă deşi creşterile curente se mai menţin active până în 1981-1983, după care coboară la un nivel foarte scăzut (fig. 9).

Se poate susţine - cu rezervele necesare - că acţiunea factorilor climatici s-a încadrat în limite suportabile cu toată perioada de secetă din ultimii ani, deoarece indicii de creştere continuă să prezinte fluctuaţii ciclice chiar şi în perioada de funcţionare a fabricii. Factorul climatic a putut să constitue un element cu rol agravant pe fondul efectelor poluantului asupra solului şi coroanelor.

Coeficientul de variaţie al indicilor de creştere este 22 %, aducând şi el confirmarea faptului că relaţia arboretului cu mediul se află într-o continuă schimbare, schimbare reflectată de fluctuaţii ale creşterilor peste limitele normale.

Suprafaţa Prislop a fost analizată pe o selecţie de arbori sănătoşi şi bolnăvicioşi pentru perioada 1892-1991. Curba medie a creşterii colectivităţii are o alură firească, coeficientul de variaţie al indicilor de creştere este şi el foarte redus (10 %), fluctuaţiile fiind ciclice. Arborii  fiind sănătoşi, au putut beneficia, în condiţiile răririi arboretului, de plusul de căldură al ultimului deceniu (indici de creştere peste 100 % din 1985).

In suprafaţa Măgura, creşterile radiale analizate pe perioada 1921-1991, surprinse şi în perioadă realizării maximului, reprezintă şi ele fluctuaţii ciclice şi un coeficient de variaţie redus al indicilor (11 %).

Indicii analizaţi pe clase de vătămare alcătuiesc şiruri divergente, după ce în perioada 1941-1950 şirurile au mers relativ convergent. Din 1983, creşterile medii se diminuează, coborând sub nivelul curbei compensate (fig.10). In suprafaţa Palma, studiul purtat pe perioada 1910-1991 , arată diferenţe substantiale între indicii de creştere pe clase de vătămare, arborii sănătoşi (probabil adaptaţi la condiţiile climatice excesive) profitând de surplusul de căldură al ultimei perioade de timp, având indici mari, în timp ce restul şi-a diminuat creşterile.

Şirurile indicilor de creştere încep să se separe din 1964, diferenţa accentuându-se pentru început între arborii actualmente sănătoşi şi ceilalţi după care, odată cu anul 1981, divergenţa şirurilor se accentuează pentru toate clasele de vătămare (fig.11).

5. Concluzii

Surprinderea relaţiei creştere pierdere foliară este delicată şi foarte dificil de interpretat, interpretarea ei depinzând de recoltarea unui număr foarte mare de date referitoare la caracteristici biometrice, staţionale, auxologice, meteorologice, ecologice şi nu în ultimul rând de o apreciere cât mai obiectivă a pierderilor foliare, (atenţie la influenţa vârstei), a poziţiei cenotice a exemplarelor luate în studiu în raport cu vecinii lor.

Seriile dendrocronologice pot oferi informaţii importante în legătură cu momentul sesizabil al acţiunii factorului vătămător asupra arborilor forestieri, dar ele singure nu sunt suficiente întrucât nu reuşesc să explice acţiunea convergentă a mai multor factori de mediu sau antropici cu o valoare cuantificabilă. Aceste serii pot fi folosite ca bază de pornire pentru studii complexe bazate pe modelarea prin intermeduiul unei ecuaţii de regresie liniară multiplă, care poate surprinde diversele influenţe şi poate evalua măsura în care acestea intervin.

Arborii tineri şi vârstnici constituie o arhivă de neînlocuit, dăruindu-ne informaţii ce se întind deseori pe o distantă de câteva secole.

La aceste informaţii se poate cu uşurinţă ajunge prin prelevarea de carote din trunchiul veteranilor pădurilor noastre, dar cel mai bine este să se utilizeze rondele conservate din arborii ajunşi la capătul vieţii, astfel încât în momentul în care dotarea tehnică va permite, ele să fie măsurate, analizate pentru a fructifica aceste preţioase informaţii incluse în fiecare inel anual. Pe această cale, arborii monumentali, înregistratori fideli ai evenimentelor climatice ale timpului, an după an, inel după inel de-a lungul veacurilor, intră în patrimoniul cultural al unei ţări.

Ei nu aparţin nici forestierilor, nici industriei de prelucrare, ci aparţin patrimoniului natural şi celui cultural al umanităţii şi aşteaptă liniştiţi curgerea timpului şi poate şi pe specialiştii care să citească şi istorisească povestea lungă şi zbuciumată a vieţii lor, a singurilor contemporani încă în viată a marilor noştri voievozi, a strămoşilor noştri.

De la înălţimea coroanelor lor, parafrazându-l pe Napoleon, ne privesc secole de istorie. Deseori încercăm sentimente de respect în faţa acestor monumente vii, mărturia istoriei noastre trecute, prezente şi viitoare, să-i ocrotim, căci aşa cum de ocrotire au nevoie bătrânii înţelepţi ai neamului omenesc, tot aşa au nevoie, mai ales acum, şi bătrânii înţelepţi ai codrilor noştri. In felul acesta vom simţi poate o parte din forţa cu care aceştia şi-au înfipt rădăcinile în pământul ţării, ca să şadă neclintiţi în calea furtunilor, timpului şi istoriei şi vom învăţa poate de la ei, arborii, setea de a sorbi aerul limpede al tăriilor cerului şi de a ne simţi stăpânii pământului ce ne-a primit cu căldură "rădăcinile".

Bibliografie

Barbu I., Flocea M, 1989. Stabilirea indicilor de calitate la arbori de molid ş.a., colaborare la tema 12-47h(D)/1989.

Becker, Levy ,G.1988. Apropo de moartea pădurilor: climatul, silvicultura şi vitalitatea pădurilor de brad din munţii Vosgi. R.F.F. nr. 5.

Becker NL, Braker U., 1990. Starea coroanelor şi creşterea arborilor în ultimele decenii în RFG, Franţa şi Elveţia, A.F.Z. nr.11/1990.

Becker M, 1989. Moartea pădurilor; Importanţa climatului şi a silviculturii. C.R. Acad. Agric. Fr.,75, nr. 9.

Becker, M., Bouchon, J., Keller, R. 1988. Dendrocronologia şi xylocronologia: unelte pentru analiza retrospectivă a comportamentului rborilor, R.F.F. XL - nr. sp.

Cook E.R şi Kariukstis L.A, 1990. Metode ale dendrocronologiei. Aplicaţii în ştiinţa mediului. Kluwer Academie Pablisher. U.S.A.

Chagneau F, Levasseur M. 1989. Diagrame xylocronologice prin dinamostratigrafe, R.F.F XLI - 3.

Flocea, M , 1992. Cercetări auxologice şi dendrocronologice în arborete de molid cu fenomene de uscare anormală. Ref. ştiinţific final la tema nr. 79.

Flocea, M. 1996. Arborii sau memoria timpului, Lucrările simpozionului "Molidul în contextul silviculturii durabile" I.C.A.S. - Câmpulung Moldovenesc

Guay R., Gagnon R., Morin H. Un sistem modern de măsurare a inelelor arborilor, automatic şi interactiv bazat pe scanarea liniară video.

Ianculescu, M., 1979. Situaţia actuală şi tendinţele poluării industriale asupra pădurilor în ţara noastră. Rev. Păd. nr. 4, p. 249-251.

Ianculescu, M.,1978. Cercetări privind influenţa prafului de ciment şi var asupra creşterii arboretelor de molid şi brad. Rev. Păd. nr. 2-3, p.103-105, Bucureşti.

Giurgiu, V., 1967. Studiul creşterilor la arborete. Editura Agro-Silvică. Bucureşti.

Trenard Y., 1979. Arborii, aceste vechi arhive. Curierul exploatatorului şi fabricantului de cherestea. Nr. 2/1979.

Résumé

Aplications de la dendrocronologie dans le  domaine des études d'impact

Dans cette ouvrage sont presentees quelques aspectes concernant l'importance de la dendrocronologie pour l'etude de la reaction des arbres a l'action nocive des facteurs du stress.

L'ouvrage est structuree dans cinq capitoles:

1. Bref histoire de la dendrocronologie avec les realisations des recherches mondiales et du notre pays dans cete domaine (Giurgiu, Ianculescu).

2. L'appareillage utilise pour mesuree des informations contenu dans les cernes anuelles (optiques et dinamostrati-grafiques).

3. Les procedés utilise dans l'etude des influences des facteurs du stress sur le bois - mesure de la largeur des cernes anuelles et densite du bois.

4. Aplications de la dendrocronologie dans queques placettes experimentales (Bicaz, Prislop, Măgura et Putna).

5. Conclusions

                Autorul: ing. Marcel Flocea, Grupul Şcolar Silvic Câmpulung Moldovenesc

	Sus
Copyright Staţiunea Experimentală de Cultura Molidului. Toate drepturile rezervate.