树轮的记忆
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作者: 本刊编辑部
这是一片人迹罕至的高原荒漠，平均海拔超过2600米，遍布碎石和沙砾。
这里是蕴藏石油和煤的聚宝盆，他们的目标却是那些苍老遒劲的古树。（图1）（图2）
古墓断代难题
柴达木盆地位于我国青海省西部，青藏高原的边缘。
上世纪八十年代，青海省文物考古队在盆地南部的都兰县进行古代文化调查。未曾想到，在都兰县热水乡一条山沟里，竟然发现大量古代墓葬，总数超过200个。墓葬中出土了东罗马金币、波斯银币及350多件珍贵的丝绸物品。由于历代盗墓者的盗掘，古墓遭到严重破坏。考古学家通过对出土文物和墓葬形式研究，初步推断古墓应是古代柴达木地区游牧民族的墓葬，建造时间大约对应于唐代。 （图3——1 图3——2）
在唐代版图以西，即现今的柴达木盆地地区，历史上曾先后出现过两个王朝，吐谷浑和吐蕃。吐谷浑政权在唐高宗时期，被吐蕃所灭。两个政权都由游牧民族建立，其风俗习惯比较类似，考古队难以确定墓葬年代归属，给进一步研究带来障碍。（图4）（图5）
专家曾想用碳十四法检测，但此法误差有几十年甚至上百年，不适合对短时间间隔进行鉴定。就在古墓定年陷入僵局时，有人找到考古队，希望用一种全新的科学手段鉴定古墓年代。
邵雪梅：早就知道在柴达木盆地南边，发现了大量唐朝时代的古墓。
邵雪梅，中国科学院地理科学与资源研究所树轮实验室首席研究员。从1985年开始对树轮进行研究，是一位树轮气候学专家。邵雪梅曾在柴达木盆地进行过野外调查，常看到地表上有些洞，洞边还堆放着很多木头。这是盗墓人所为，这些木头是被拆毁的古墓棺椁。而这些遗弃在野外的木头，却给了邵雪梅一个启示。
邵雪梅：建墓室的木头，是在人死的那一年，或是之前砍伐的。所以可以通过墓室椁木离现在最近的一个年代，来测算建墓的时期。
邵雪梅希望从椁木的树轮上找到古墓建造年代线索，但早已死去的树木真能告诉人们建墓时间吗？
树有自己的计时器，就是树轮。树轮是树干横切面上一圈一圈的同心圆，一圈代表一年，也叫年轮。测出圈数就知道树的年龄。古树用于建墓后即停止生长，那年即是建墓时间。虽能得出椁木的树龄，但如何知道它是哪一年停止生长的呢？
精准的树轮定年法
年轮是树木记录自己生长的特殊方式。生长季节时，树木产生大量体大、壁薄的细胞。随着夏季结束，细胞个体日渐变小，胞壁加厚，直到细胞停止产生，完成一个生长周期，增长一个年轮，如此循环。每一年自然界的变化都会影响到年轮生长，导致每年年轮不太一样。树木记录时间的连续和精确是自然界其他物质难以比拟的。（图6——1图6——2）
运用树轮进行考古年代断定，并不是邵雪梅突发奇想。上世纪30年代，美国亚利桑那大学道格拉斯教授曾用这个方法，准确给出了一个美国史前部落的灭绝时间。这一全新的考古定年方法引发美国考古学界的震动。随后，道格拉斯教授建立了一个树轮实验室，专门运用树轮判定一些历史事件的发生年代。今天，随着技术的进步，树轮定年法甚至能够精确到某年的某个季节。
必须用活树作参照才能对墓葬里的古木进行年代鉴定
拿活树和古木对接，确定古木年代的方法在树轮研究中叫交叉定年法。只要两棵树有一个共同的存活期，在那一时期里，它们都在生长，受同样气候影响，树轮时间序列就会产生重合，将重合的部分叠加在一起，就形成了一个新的连续年表，并延长至今。
邵雪梅在野外调查中，发现都兰古墓使用的几乎都是祁连圆柏。
邵雪梅：祁连圆柏耐寒，耐旱，不易倒伏。尽管土壤贫瘠，也能够生长，而且生命很长。
祁连圆柏属于柏树的一种，是我国特有树种，因生长于祁连山脉而得名。柴达木盆地异常干旱寒冷的气候环境，让很多树种无法在此生长。祁连圆柏却能抵抗恶劣气候，生长期长达500年以上。（图7——1 图7——2）
环境越险恶，树木就活得越长久。在茂密原始森林里找不到活过400年以上的树，因为生长条件太好，树木把生命活力快速地消耗在新陈代谢中，反而容易生命力枯竭而死。长寿的祁连圆柏为破解古墓年代提供了最佳线索。
邵雪梅和同事们在古墓周围地区选取了上百棵仍然在生长的祁连圆柏。他们小心地在树干上钻孔，取出树芯。专业工具不会对树木生长产生伤害。
样芯取出后，编上号，装在密封卷筒里带回实验室。（图8）
刚取回来的样本表面粗糙，年轮结构并不明显。在打磨之后，样芯的年轮变得清晰可见。研究人员开始对样芯进行定年。野外考察用1个月时间，回到室内分析却要用半年甚至更长时间。
找到树王，对古墓年代做出最终断代大量树轮样本被一遍又一遍筛选，邵雪梅终于确定，其中一株生于公元404年，迄今已有1607岁高龄。
有了活树样本，邵雪梅要提取墓葬古树样本，读出年轮，将两者进行比对。她提取的是都兰县最著名的血渭一号大墓的圆柏。
仔细观察后，邵雪梅心里一阵喜悦。这棵大墓圆柏最后两百年的年轮轨迹与她用活树样本建立的时间线完全吻合，这棵树生命周期终止于公元600年。这个了不起的发现足以帮助考古学家确定血渭一号大墓的年代。这个墓葬的真正主人应该属于吐谷浑政权。（图9）
据史籍记载，存在于今天柴达木盆地的曾经主要是吐谷浑政权。随着青藏高原吐蕃势力崛起，公元663年，唐高宗时期，吐谷浑被北上的吐蕃灭国，吐谷浑政权350年的基业就此烟消云散。考古学家据此推断，这些古墓应是吐蕃入侵前，吐谷浑人的墓葬。一项重要的考古断代终于尘埃落定。
通过分析古树年轮，邵雪梅不仅获得了古墓断年的关键证据，还追溯出它遥远的身世。这棵古树的生长时期是从公元前960年到公元600年，长达1560年。在公元600年，枝繁叶茂、高大硕壮的它被伐倒，粗大主干被做成棺椁，从此尘封地下上千年，它及它那个时代的密码被完整地保留在一圈又一圈的年轮之中。
人们难以置信，毫不起眼的古木竟能最终成为古墓断年的唯一指证者。在科学家眼里，这些树轮还有着更深远的意义。树轮的生长不是均衡的，有宽有窄。树木生长会受到光照、温度、雨水等气候因素影响，气候环境越好，树木生长得越好，树轮就越宽；气候环境越恶劣，对树木生长越不利，树轮就越窄。这些气候影响痕迹在树木生长过程中被完整地记录下来。据此，科学家可以掌握久远时期气候变化的信息，甚至能够解释人类历史的一些重大事件。
用树轮蕴含的气候信息复原高原古气候
古墓定年的成功令邵雪梅与同事们振奋，与此同时，有个疑问始终在邵雪梅心中挥之不去。
今天的柴达木盆地属高原沙漠地域，春秋两季，狂风盛行，受到西部昆仑山脉阻挡后，在此改变风向，降低风速，沉积了很多卵石碎片和沙子。使柴达木盆地西部成为荒凉的不毛之地，强碱性土壤、气候恶劣，灾害频繁。而在地面之下却是另一个世界。
仅都兰县境内，就分布着上千座吐谷浑古墓，里面有大批粗壮的祁连圆柏。吐谷浑人修建坟墓时，讲究用一层柏木加一层四五十厘米高的石头，层层叠起，如同盖楼一般。柏树生长极其缓慢，一棵碗口粗柏树要长200年，一人合抱的柏树至少生长上千年。墓葬中的柏木，最粗的直径达50厘米，最细的也有碗口大小。小型墓葬要用二三十根，稍大点的则要上百根。规模最大的血渭一号大墓，共有九层，其中七层用柏木做穿木，每层要用四五百根，而且越往下越粗，整座大墓用了5千根。吐谷浑政权在都兰县境内建立王城，维持统治长达350年，墓葬习俗也一直延续下来，带来极其惊人的树木消耗。说明在那时，这片地域生长着很多祁连圆柏。当时柴达木盆地究竟是怎样的一派景象？这里的气候经历了怎样的变迁？
这个问题着实吸引着邵雪梅，有没有可能通过研究分析祁连圆柏年轮的宽窄变化，从而重建整个柴达木盆地的古气候变迁呢？如果能实现的话，无疑对解读这一地区的自然环境变迁和人类活动具有重要意义。
邵雪梅决心继续进行祁连圆柏取样工作。摆在她面前的难题是，古气候的重建以一千年作为单位，否则难以了解气候变化规律。但树木不是长生不死，每一种树木都有生命周期。
树木生长周期是自然法则，人类无法改变。即使是祁连圆柏这样长寿的树木，邵雪梅也只找到1600年的寿星柏树。如何才能找到生长年代更久远的树轮呢？邵雪梅决定继续将古墓圆柏与现有活树样本放在一起研究。
祁连圆柏具有坚硬、耐腐的习性，加上青藏高原寒冷干旱的气候环境，被埋在地下的圆柏历经千年也不会腐烂，所以，祁连圆柏成为柴达木盆地古代墓葬椁木的首选。保存至今的圆柏将为邵雪梅的古气候重建提供有力证据。
在邵雪梅的指引下，研究人员开始对众多样芯的轮宽进行测量。年轮的宽与窄分别对应气候温暖或寒冷。通过精密测量，研究人员将树轮的轮宽变化制作成一条条曲线。这些曲线的平均值所体现的就是古气候的变化。（图10）
终于，邵雪梅和她的同事们在都兰县热水沟古墓里，发现了更古老的木头。其中一根已经确定是从公元前1580年开始生长的。这批古木的出现，使邵雪梅的研究又往前迈了一大步。
邵雪梅：把古墓里的木头和活树接在一起，形成特别长的一个年表。
树轮学家的最大梦想就是把树轮年表接得越长越好。如今，邵雪梅和她的同事们历时3年，已经重建出一条时间长达3580年的祁连圆柏树轮年代序列。以此为基础建立了青藏高原东北部柴达木盆地地区2800年以来的气候变化曲线。（图11）
在古气候曲线分析中，邵雪梅发现了特别的变化。在距今1600年前的唐朝时期，柴达木盆地的环境与现在简直是天壤之别。那时气候温暖湿润，昼夜温差远没有现在这么剧烈。那时的树轮宽大，说明水土充沛，林木生长迅速。唐朝初时的柴达木盆地不像是西北，更像江南。但从距今1600年开始，整个柴达木盆地变得日渐干旱寒冷，这一时期的圆柏生长速度越来越慢，树轮越来越窄，越来越密。
为什么在1600年前后，会出现如此不同的气候变化？邵雪梅认为人为活动和干扰不容忽视，以祁连圆柏为主要材料搭建墓葬对自然环境的破坏十分严重。而气候变迁才是导致柴达木盆地巨大变化的罪魁祸首。如今柴达木盆地还有不少叫柏树林、柏树山的地方，但留下的只是名字而已，那些地方已见不到一棵祁连圆柏。这些信息都被树轮忠实地记录了下来。
邵雪梅：文字记载的是人类发展的一部历史，这些自然的待用资料，记录的是地球环境变化的一部历史。
柴达木盆地生态环境的急剧变化给今天的人们敲响了警钟，树轮记录的不只是自然的变迁，也是人类对这变迁的影响。作为一部特殊的史记，树轮里的秘密还需要人们继续探索。
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