List 229: Irish and English Dendrochronology

These results cover dating undertaken since the last published list of dated building from Ireland (Brown (2002)); one English church building is also included in the list. Thanks are due to the owners of the buildings and especially to everyone who assisted in taking of the samples: Phil Barrett, Sapphire Mussen, Charles Lyons, Jon Pilcher and Mike Baillie, Amanda Pedlow, Caimin O’Brien and Martin Timoney. Most of the descriptions of the buildings are taken from the National Inventory of Architectural Heritage http://www.buildingofi reland.ie/. The correlation values were generated by CROSS84 (Munro, 1984), which provides a signifi cance level for the date to be correct; *** (extremely signifi cant), ** (very signifi cant), * (signifi cant), nsm (not signifi cant). Estimated felling date ranges are based on the Belfast sapwood estimate of 32 ± 9 years. Date ranges have been calculated by adding and subtracting 9 years from the calculated estimated felling dates. Timbers from the following buildings could not be dated. Cork: St Finbarre’s Cathedral (W 675 715); Dublin: Christchurch Cathedral (O 152 341); Galway: Cloghan Castle (M 972 119); Kilkenny: Rothe House (S 506 563); Offaly: Boveen House (S 075 956); Waterford: Christchurch Cathedral (S 616 121). Generally only single oak samples were recovered from these structures. References: D.Brown, ‘Dendrochronological dating building from Ireland’, VA 33 (2002), 71–3; M. Munro, ‘An improved algorithm for crossdating tree-ring series’, Tree-Ring Bulletin 44 (1984), 17–27.

Dendrochronology and Deer Park Farms

This chapter examines some aspects of the environmental
context for the constructional activity observed at Deer
Park Farms (DPF). This can be done at several levels by
observing what dendrochronology suggests in terms of
environment and environmental change across the period
from around AD 500 to 1000. Looking at the broad sweep
of tree growth across the period, something not previously
attempted, we can make comparisons between tree
growth in Ireland and elsewhere in Europe. We can study
abrupt events in the records and draw on information
from other sources in an attempt to paint a picture of the
period against which to view the constructional activity
on the site itself. It is worth remarking that there is no
blueprint for this work. Most of the information used has
only recently been produced and it is largely independent
of conventional history.

Environmental and climatic dependences of stable isotope ratios in tree rings on different temporal scales

This work examines stable isotope ratios of carbon, oxygen and hydrogen in annual growth rings of trees. Isotopic composition in wood cellulose is used as a tool to study past climate. The method benefits from the accurate and precise dating provided by dendrochronology. In this study the origin, nature and the strength of climatic correlations are studied on different temporal scales and at different sites in Finland. The origin of carbon isotopic signal is in photosynthetic fractionation. The basic physical and chemical fractionations involved are reasonably well understood. This was confirmed by measuring instantaneous photosynthetic discrimination on Scots pine (Pinus sylvestris L.). The internal conductance of CO2 was recognized to have a significant impact on the observed fractionation, and further investigations are suggested to quantify its role in controlling the isotopic signal of photosynthates. Isotopic composition of the produced biomass can potentially be affected by variety of external factors that induce physiological changes in trees. Response of carbon isotopic signal in tree ring cellulose to changes in resource availability was assessed in a manipulation experiment. It showed that the signal was relatively stable despite of changes in water and nitrogen availability to the tree. Palaeoclimatic reconstructions are typically based on functions describing empirical relationship between isotopic and climatic parameters. These empirical relationships may change depending on the site conditions, species and timeframe studied. Annual variation in Scots pine tree ring carbon and oxygen isotopic composition was studied in northern and in central eastern Finland and annual variation in tree ring latewood carbon, oxygen and hydrogen isotopic ratio in Oak (Quercus robur L.) was studied in southern Finland. In all of the studied sites at least one of the studied isotope ratios was shown to record climate strongly enough to be used in climatic reconstructions. Using the observed relationships, four-century-long climate reconstructions from living Scots pine were created for northern and central eastern Finland. Also temporal stability of the relationships between three proxy indicators, tree ring growth and carbon and oxygen isotopic composition was studied during the four-hundred-year period. Isotope ratios measured from tree rings in Finland were shown to be sensitive indicators of climate. Increasing understanding of environmental controls and physiological mechanisms affecting tree ring isotopic composition will make possible more accurate interpretation of isotope data. This study also demonstrated that by measuring multiple isotopes and physical proxies from the same tree rings, additional information on tree physiology can be obtained. Thus isotopic ratios measured from tree ring cellulose provide means to improve the reliability of climate reconstructions.

Dinâmica de crescimento de Cedrela odorata L. (Meliaceae) na Floresta Atlântica do Estado do Rio de Janeiro: fenologia, atividade cambial e dendrocronologia

Ao longo do século XX, poucos estudos de dendrocronologia foram desenvolvidos com espécies de ambientes tropicais, em função da crença de que as condições climáticas nessas regiões não apresentavam variações suficientemente marcantes e regulares para induzir um ritmo anual de crescimento radial. A realização de trabalhos sobre esse tema nas últimas décadas revelou que a formação de anéis de crescimento anuais nos trópicos pode estar associada a fatores diversos, como: existência de estação seca bem definida, ocorrência de inundações sazonais, respostas ao comportamento fenológico, respostas ao fotoperíodo e a ritmos endógenos. O presente estudo tem por objetivo compreender a dinâmica de crescimento radial de uma espécie da Mata Atlântica se desenvolvendo em ambiente natural. Para tanto, propôs-se: i) investigar a periodicidade da atividade cambial e dos fatores que a influenciam; ii) estimar a idade e taxa de crescimento diamétrico e iii) correlacionar os fatores ambientais com os anéis de crescimento, em indivíduos de Cedrela odorata L. Para o estudo da atividade cambial, foram obtidas amostras de caule a 1,30 m do solo, contendo periderme, faixa cambial e xilema e floema secundários, por métodos não destrutivos. A fenologia vegetativa e a frutificação dos indivíduos amostrados foram acompanhadas durante todo o período do experimento. O material coletado foi processado segundo técnicas usuais em Anatomia Vegetal e analisado sob microscopia óptica e de fluorescência. Os dados de fotoperíodo, precipitação, temperatura e fenologia vegetativa foram correlacionados à atividade cambial. Para o estudo dos anéis de crescimento, as coletas também foram realizadas a 1,30 m do solo, por meio de sonda de Pressler. As amostras obtidas foram polidas e analisadas sob microscópio estereoscópio, para demarcação e aferição do número de anéis de crescimento, e a largura dos anéis foi mensurada para a determinação das taxas de crescimento radial. A série histórica de temperatura e precipitação foi correlacionada à cronologia dos anéis de crescimento. Os resultados indicaram que a atividade cambial segue um ritmo anual de crescimento, correlacionado à sazonalidade do fotoperíodo, da precipitação e da fenologia vegetativa. A análise dos anéis de crescimento permitiu estimar a idade dos indivíduos e determinar a taxa média de incremento e as taxas de incremento diamétrico acumulado e incremento médio anual para a espécie no sítio de estudo. Os dados de incremento radial evidenciaram a ausência de relação entre a idade e o diâmetro das árvores. A análise da variação na largura dos anéis não apresentou correlações significativas com os fatores climáticos analisados.

Anatomia da madeira e dendrocronologia de espécies arbóreas do gênero Machaerium Pers. (Leguminosae-Papilionoideae)

Machaerium é um dos maiores gêneros arbóreos tropicais de leguminosas, com cerca de 130 espécies com distribuição predominantemente neotropical e centro de diversidade no Brasil, onde ocorrem cerca de 80 espécies. O gênero ocorre em todos os domínios fitogeográficos do país, porém a Mata Atlântica e a Floresta Amazônica possuem os maiores índices de riqueza e endemismo. As espécies do gênero estão classificadas em cinco seções infragenéricas, que se baseiam principalmente na forma e venação dos folíolos e na presença de estípulas espinescentes. Entretanto, esta classificação tem sido questionada por alguns autores, principalmente quando comparada com análises filogenéticas. Dessa forma, surge a necessidade de buscar outros caracteres que auxiliem na delimitação das espécies e que permitam uma reavaliação na classificação nfragenéricas, além de conhecer o potencial para estudos dendrocronológicos das espécies em um bioma tão rico e ameaçado como a Mata Atlântica. O presente trabalho visou estudar a anatomia do lenho de onze espécies arbóreas de Machaerium a fim de verificar a consistência das seções infragenéricas, fornecer caracteres diagnósticos para a delimitação das espécies e caracterizar as pontoações intervasculares ornamentadas, para verificar seu potencial diagnóstico no gênero em questão. Além disso, analisar a periodicidade de crescimento e a influência dos fatores climáticos no crescimento de Machaerium incorruptibile, espécie endêmica da Mata Atlântica. As amostras foram coletadas através de método não destrutivo e processadas seguindo os métodos usuais para anatomia do lenho, microscopia eletrônica de varredura e dendrocronologia. As espécies apresentaram as características anatômicas descritas para a família Leguminosae e para a subfamília Papilionoideae. A presença de faixas de parênquima não lignificado, fibras de paredes delgadas e raios irregularmente estratificados foram importantes na separação de Machaerium hirtum das outras dez espécies. As dez espécies restantes foram separadas entre si pelos dados quantitativos do lenho, principalmente diâmetro e frequência de vasos, e também pelos caracteres morfológicos das pontoações ornamentadas, como a projeção ou não das ornamentações na abertura da pontoação. A anatomia da madeira não correspondeu as seções infragenéricas tradicionalmente tratadas para o gênero. Para a dendrocronologia os dados foram analisados com uso do software ARSTAN e foi construída uma cronologia para M. incorruptibile. As cronologias foram analisadas juntamente com os dados de precipitação e temperatura, onde observou-se uma correlação significativa com a temperatura. A largura dos anéis de crescimento foi correlacionada positivamente com a temperatura média da primavera, época em que a temperatura se encontra mais amena e, negativamente com a temperatura média do verão, onde as temperaturas são mais altas. Também houve correlação negativa entre os eventos mais severos de El Niño e a largura dos anéis de crescimento, demonstrando o efeito deste fenômeno no crescimento da população arbórea, como encontrado em outras espécies tropicais.

青藏高原东北部祁连圆柏树木年轮学研究中的年龄与个体生长问题

树木年轮的生长与气候因子、立地环境条件以及树木自身生长节律等密切相关。一方面，干旱半干旱区的树木年轮宽窄能够比较真实地记录过去的气候变化，据此，可以利用树木年轮资料重建干旱半干旱区过去几百年甚至上千年的气候变化。另一方面，立地环境条件也可能改变年轮生长与气候因子之间的响应关系。 有“世界屋脊”之称的青藏高原地区的气候变化与亚洲季风及全球气候系统密切相关。青藏高原也是世界上地形最复杂的高原，具有极其复杂的地形、地貌。因此，在青藏高原尤其是其东北部的干旱半干旱区开展树木年轮气候学及生态学研究具有极其重要的意义。本研究的目标就是利用树木年轮生态学方法研究树龄、立地条件等对青藏高原东北部祁连圆柏树木年轮宽度生长的可能影响。 为实现以上目标，本研究拟订了以下主要研究内容：探究祁连圆柏树种的年轮宽度生长对气候的响应关系中的年龄问题;比较每个样方内的个体径向生长变化以及三个样方内祁连圆柏个体径向生长规律;探讨导致个体径向生长差异的可能原因。 本文的研究材料为青藏高原常见的长寿树种祁连圆柏，研究方法是国际上通用的树木年轮学研究方法和手段。主要结果归纳如下： 1）依据国际树木年轮库的标准，建立了青藏高原东北部包括德令哈、乌兰、香日德、油葫芦、青羊沟、芒扎、东沟七个采样点的树木年轮年表。 2）运用响应函数、相关函数及单因素方差分析等方法分析了年龄因素对树木年轮生长与气候关系的可能影响。结果为：年龄在200-500年之间的祁连圆柏径向生长对气候变化的响应关系比较好。幼树对气候变化的响应相对差。而当树龄大于500年时，尽管由于树木内部生理变化，对气候变化的响应相对减弱，但是单因素方差分析结果显示这种减弱未能达到显著水平。因此，总体而言，我们认为长寿的祁连圆柏树种是重建古气候的理想材料。 3）通过设立样方，分析了样方内个体径向生长之间的相关性和差异性，以及生长释放与抑制事件发生的规律。同时还探讨了树间距离、立地微环境、限制性气候因子等对树木年轮生长的可能影响。主要研究结果：青藏高原东北部祁连圆柏年轮宽度序列中生长抑制事件发生的频率相对生长释放事件低很多，且存在个体间的差异;不同样方内个体径向生长之间的相关性有差别，乌兰样方内单棵树年轮宽度指数序列之间的相关性比香日德样方以及德令哈样方内单棵树年轮宽度指数序列之间的相关性差;乌兰样方内树木年轮生长受立地微环境的影响比较大。 本论文中年龄相关的树木年轮生长与气候因子响应关系的研究进一步证实了祁连圆柏在重建古气候方面的应用价值;通过设立样方进行祁连圆柏种群内个体差异及立地条件对比方面的研究结果对重建青藏高原地区的气候变化、了解采样地的干扰历史以及树木年轮采样工作等也同样具有重要的参考意义。

沈阳地区环境污染的树木年轮学研究

本文为丰富和发展树木年轮学的理论体系进行了研究和探索，并籍此研究了沈阳的环境问题。在对土壤质量做出评价和应用B-5时序模型对年轮元素径向分布做出发展预测的基础上，对年轮元素的年代变化规律及发展预测结果进行了分析。用数学方法揭示了环境污染建成沈阳森林生长下降的时间区间是1960--1991年。剩余指数是通过年轮宽度的研究了污染的树木年轮学的一个重要方法。本文针对其求问题精度低，应用范围受到限制的不足提出了一种应用灰色模型进行预测的求解新方法，并经验证明行之有效。本文创立了年轮微量元素径向迁移制定的方法，从而大大提高了年轮法重建污染历史的有效性和准确性。本文还对沈阳地区的环境状况进行了历史重要和发展预测，并对古松衰亡原因及防治对策进行了探讨。