今年夏天，四組研究人員在美國賓夕法尼亞州西部的森林深處尋覓著一片古樹。其中一位科學家曾在 40 多年前找到過這些樹木，但它們如今似乎不見了蹤影。

正當這群人準備放棄，轉頭前往另一片森林時，他們遇見了一位開著吉普車的司機。那是一位留著蓬松銀發的魁梧男性。他把研究團隊指向了一叢看上去非常散亂的鐵杉。幾個小時后，他們終于找到了那些古樹。

這些研究人員所專注的科學領域被稱為樹木年代學或年輪學（dendrochronology）。那天的搜索正是一個雄心勃勃的研究項目的一部分。他們在尋找美國東北地區一些最古老的樹木，并為其取芯。

研究樹木年輪的顏色和大小，為科學家提供了對歷史的一瞥，讓他們能夠看到樹木和森林對極端氣候事件的反應，比如過去發生的旱災或者晚春出現的霜凍。

大尺度的森林干擾

在生態學中，干擾指的是在不同空間和時間尺度上偶然發生的、不可預知的事件，它們直接影響著生態系統的演變過程，并可能具有破壞性。

對溫帶森林而言，它們在大尺度上基本上處于平衡狀態。小型的干擾發生在個體承受的層面上，但總體而言，在很長一段時間內，比如幾個世紀甚至幾千年中，成分基本可以維持非常穩定。

大約十年前，已經有研究發現，情況并非總是如此。一些證據表明，250 年前的干旱和嚴酷的春季霜凍，影響了美國東南地區數百千米的不同森林。這些干擾突然殺死了一些樹木，但也加速了其他樹木的生長。

類似這種大尺度的森林干擾，很有可能代表了極端氣候事件的發生。隨著氣候的變化，這種極端事件在未來很有可能不斷增加，因此了解更多關于它們在過去發生的頻率，可能更能幫助我們認清現狀。

為此，研究人員需要從年輪中尋找線索。

年輪中的隱藏信息

年輪看上去有些類似鏢靶上的同心圓，它展示了一棵樹的年齡，并暗示著它所經歷的故事。比如簡單來說，年輪的數目越多，樹就越老。淺色的年輪代表極端寒冷的年份。非常薄的木材則表示干燥的環境，樹木生長受阻。

科學家通常需要從樹芯中提取 " 樹的記憶 "。當旱災來臨，颶風到來，火災侵襲，甚至昆蟲到來時，樹木無法像我們人類或者其他動物那樣逃跑甚至躲藏起來。但它們會把這些事件，還有這些 " 飽受虐待 " 的時間，記錄在它們的年輪上。從中提取到這些信息，就能了解樹木所經歷的事件。

研究年輪的第一步自然就是獲取年輪樣本。對研究人員來說，這往往意味著在崎嶇的土路上驅車數十公里，然后穿著全套徒步旅行裝備，背著裝滿物資的背包，冒險在上山下坡的路上長距離行走，找到合適的樹木。

為了給樹木取芯，他們主要使用到的工具被稱為生長錐。這種工具看上去像一個鉆頭和一個螺絲釘的交叉。它們必須手動將錐鉆過樹皮，進入核心。當它被扭出來時，就可以提取出鉛筆大小的年輪碎片。

生長錐。（圖／Pacific Northwest Research Station, Flickr）

這種取樣會在樹上留下一個小傷口，但并不會對樹木造成致命的傷害。整個過程完全是體力活，大概需要兩到三個小時。隨后，研究人員還會在樹上做好標記。

采集到的樣品會被送回實驗室，用帶式砂光機仔細打磨光滑，之后還要經過仔細的手工打磨。這有時是一個極其漫長的過程，特別是對于那些年輪邊界并不是很明顯的物種。研究人員必須把樣品打磨到可以看到細胞結構的程度，然后放在一個高倍顯微鏡下，將數據數字化。

接著，他們可以利用這些數據繪制出森林的長期發育圖譜，并模擬出與氣候有關的天氣事件對森林健康的未來影響。

在這項新研究中，他們計劃在 35 片森林中對 2500 至 3500 棵樹進行取芯。到目前為止，團隊的足跡已經遍布賓夕法尼亞州、紐約州、緬因州和新澤西州的森林。他們最終將積累 600 年的樹木生長數據。

目前的研究也已經初步發現了一些信息。例如，他們花了幾個小時才找到的那些古老的鐵杉顯示，兩棵最古老的樹可以追溯到 1490 年。這些樹木都經歷了 15 世紀和 16 世紀兩段嚴重的長期干旱，在所謂的 16 世紀大旱災中幸存了下來。那次干旱影響了從墨西哥部分地區到美國大陸大部分地區。這場災害可能減緩了這些樹木的生長，讓這些樹木比大多數都要小一些。

這些樹木還揭示出了1816 年 " 無夏之年 "的跡象。那一年，印度尼西亞的一次大規模的火山噴發，讓歐洲和北美變得異常寒冷且潮濕。

以史為鑒

這項研究有望讓我們更深入地了解氣候事件和森林干擾之間的關系，從而幫助科學家更好地預測不同氣候情況下的森林反應。

對這些熟悉森林的專家來說，野外同樣是讓人對自然產生敬畏和謙卑感的場所，不同的風景，歷經滄桑的巖層，還有各種野生動物，都講述著自然的故事。

在取樣過程中他們已經注意到，幾乎他們踏足的每一片森林，都在受到疾病或昆蟲的影響，從而喪失著物種多樣性。即使是這些在過去幾個世紀中受到人類直接干擾最少的森林，也在很大程度上承受著各種間接影響。