灌木年轮是气候平均状态随时间的变化研究的“超级补丁”

  树木被锯倒以后，横断面上会有一圈圈色泽不一、大小不同的同心环纹，这便是树木的年轮。它是岁月留下的痕迹，通过它可以准确计算出树木的年龄和每年的生长变化。近日，我国研究人员建立了青藏高原纳木错区域537年（1479年—2015年）的灌木年轮宽度年表，这是我国迄今最长的灌木年轮宽度年表。

  事实上，树木年轮是形成层细胞周期性活动的结果，而形成层则是位于韧皮部和木质部之间的一层活跃的分生组织。形成层通过细胞分裂产生新的木质部细胞，是木本植物维持生长和发育的关键。

  在中高纬度地区，形成层活动通常有着非常明显的季节性。一般而言，生长季早期形成的细胞，孔腔较大，细胞壁薄，为早材；生长季晚期形成的细胞，孔腔较小，细胞壁较厚，为晚材。“气候平均状态随时间的变化通过影响形成层细胞分裂的时间和速率，进而影响年轮结构和宽窄变化。因此，通过树木年轮的宽窄变化，我们大家可以提取过去的气候变化信息。”中科院青藏高原所研究员梁尔源说。

  灌木年轮和乔木年轮在形成的机理和过程上没有本质的区别，都是形成层周期性活动的结果。但鉴于灌丛生长环境一般比乔木相对严酷，灌木形成的年轮一般要比乔木窄得多。例如，青藏高原及环北极地区，环境较为恶劣，生长季相对较短，灌丛的生长型常以多枝和匍匐状出现，造成这些地区的灌木出现极窄年轮和不规则年轮。研究揭示，喜马拉雅山南坡珠峰山谷（4150米）扫帚岩须灌木平均年轮宽度仅64微米。

  在一些水分和温度条件极端差的年份，为了能够更好的保证生存和繁衍，灌木形成层甚至全年都不分裂，导致没有年轮的形成。在生长季较为干旱的地区，水分状况也限制着灌木年轮的宽度变化。比如在地中海地区，夏季干旱会导致灌木的形成层出现短暂的休眠现象。在夏末，降水逐渐增加，形成层又开始活动，从而形成伪年轮——类似一年形成两个年轮的现象。

  灌木能适应较为严酷的生存环境，因此能生长在比乔木分布更广泛的区域，比如环北极树线以北和高原树线之上，或者荒漠区。其年轮宽度可当作指示灌丛生存环境的指标。较宽的灌木年轮通常反映了相对好的区域环境状况。研究人员通过灌木年轮宽度年表序列可以完整地了解特定地区的温度、水分、干旱历史、极端气候、虫害或者地质灾害等的变化历史。