У нас в России секвойи, к сожалению, не растут. Поэтому уральские ученые из Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН (Екатеринбург) давно придумали использовать для дендрохронологических исследований сибирскую лиственницу. Это замечательное дерево позволило заглянуть на четыре тысячи лет назад и отметить годы, в которые происходили экстремальные климатические события.
Выбор лиственницы может показаться странным: ну какие там годичные кольца у дерева, растущего на краю западносибирской тундры! И вправду, тоненькие. Но есть у лиственницы и преимущество. У обычного дерева с годами растет не только диаметр ствола, но и толщина коры, то есть теплоизолятор. Поэтому толстое дерево может не почувствовать удара стихии – на спилах больших деревьев находят меньше годовых колец, поврежденных летними заморозками (так называемые морозобойные кольца). А вот лиственница стойкой опадающей корой исправно сигнализирует ученым о каждой погодной неурядице. И хоть диаметр ее ствола мал, зато и толщина коры редко превышает 3–5 мм.
Изучение морозобойных колец позволило выделить годы, в которых на Полярном Урале летом температура опускалась ниже минус 5 °C – 1466, 1573, 1601, 1708, 1783, 1797, 1811, 1857, 1862, 1872, 1882, 1891, 1968 годы. Причем самые сильные заморозки пришлись на 1601, 1783, 1857, 1882 и 1968 годы. (1601 год нам уже знаком. Морозобойные кольца, соответствующие этому году, есть и у сосен, растущих в Северной Америке. 1783 год знаком нам тоже. Сухой туман с 24 мая по 8 октября этого года покрывал территорию от Норвегии до Сирии, от Англии до Алтая. В российской столице в середине лета, как отмечали современники, «солнечный свет был слабее, чем свет полной Луны». Это постарался вулкан Лаки в Исландии. Про остальные годы, возможно, мы еще поговорим, если случай представится.)
Мало выбрать хорошую лабораторию для анализа образцов, нужно еще правильно отобрать сами образцы. Уральцы свои образцы отобрали правильно – они брали одиноко растущие лиственницы. Это принципиально! Не важно, с чем вы имеете дело – с кустами или деревьями, но отбирать в качестве образцов необходимо только отдельно стоящие деревья на границе сообщества – на границе лесотундры, леса, альпийских лугов: они острее чувствуют удары судьбы. В общем, нужны деревья-маргиналы, которые меньше зависят от сообщества и больше от климата. У них сигнал ярче.
Штук двадцать строгих правил отбора образцов честно изложены в специальных брошюрках, изданных на газетной бумаге тиражом эдак в 200 экземпляров. Никто их не читает, кроме фанатов. А зря, ибо, как мы уже отмечали, неправильно отобранный образец плюс левая лаборатория могут загубить любую работу. А поскольку фанатов и хороших лабораторий много меньше, чем любопытных исследователей, 70–80 % работ по дендрохронологии годятся только на то, чтобы вытирать ими задницу.
Палинология
Название метода произошло от английского слова pollen – «пыльца». Палинология позволяет реконструировать температуру и уровень осадков по ископаемым остаткам спор и пыльцы растений. Почему это оказывается возможным?
Уже давно в науке существует двухпараметрическая диаграмма Холдреджа. По вертикали на ней отложена среднегодовая температура, а по горизонтали – среднегодовое количество осадков. На самой диаграмме нанесены линии, ограничивающие все известные на свете растительные сообщества – арктическая тундра, тайга, широколиственные леса, пустыня, полупустыня, лесостепь, степь, саванна, тропические леса… То есть, располагая всего двумя параметрами – среднегодовыми температурой и влажностью, можно сказать, в какой конкретно зоне вы находитесь.
Если, скажем, осадков у нас 600 мм, а среднегодовая температура +5 °C – это смешанные леса в умеренной зоне, Москва. Если осадков 4 тысячи мм, а среднегодовая температура +27 °C – влажные тропические леса. Температура -5 °C и всего 200 мм осадков – арктическая пустыня.
Иными словами, если где-то в природе мы нашли законсервированные остатки пыльцы растений, которые в состоянии датировать по времени, то получаем самый настоящий палеотермометр! Прекрасными хранилищами таких остатков являются торфяные болота. Как вы, несомненно, помните из школьных уроков природоведения, торф – это недоделанный уголь. На 98 % он состоит из растительных остатков и на 2 % – из останков животных и микроорганизмов. Торф, по сути говоря, грязь. Особую ценность этой грязи придает то обстоятельство, что скорость торфонакопления очень велика – она может достигать нескольких миллиметров в год. Это вам не геологические осадки! Извлекая из болота колонки торфа, мы имеем подробную информацию – буквально по годам.
Но как в дендрохронологии для отбора палеоклиматических проб подходят не все деревья, так и в палинологии для забора кернов подходят не все болота. Только верховые! Низинные болота совершенно нас не интересуют, потому что в них стекает вода из вышерасположенных болот, полностью перемешивая всю картину. Исследователям нужны только те болота, с которых осуществляется сток.
Далее. Совершенно не подходят для исследования болота, расположенные близко от людей. Напротив, хороши лишь те, которые находятся как можно дальше от объектов хозяйственной деятельности. Дело не в том, что в болота могут попасть «цивилизационные загрязнения» – нефтепродукты или какая-нибудь химия, это не так страшно. Страшнее биологическое загрязнение. Если болото находится в километре от садов или полей, значит там за последние несколько сотен или тысяч лет все слои торфа будут забиты помехой – пыльцой культурных растений.
Поэтому палинологи лезут в чащи тропических лесов, в сибирскую медвежью глушь, на плоскогорья Патагонии. Кстати, Россия для палинологов – отличное место, поскольку почти вся она представляет собой сплошной медвежий угол – от Чукотки до Белоруссии, и от Таймыра до Северного Кавказа.
После того как палинологи извлекают из болота торфяные керны, они изучают их по слоям: смотрят, в каком слое пыльца каких растений содержится. Причем ищется не пыльца чего-то конкретного, например, дуба или одуванчиков, а выделяется многовидовое разнообразие, ибо только десятки видов дают полную картину. Скажем, если в слоях торфа травянистые сообщества преобладают над древесно-кустарниковыми видами, значит когда-то здесь была степь. В общем принцип ясен.
Исследования показывают, что за десятки тысяч лет в одном и том же месте происходили драматические изменения. Если говорить о центральной России, то ландшафт здесь менялся от тундры и даже арктической пустыни до широколиственного леса. А дальше по соотношению пыльцы разных видов определяется среднегодовая температура и осадки. Причем точность метода составляет полградуса для среднегодовой температуры. Неплохой результат!
Клименко, занимаясь реконструкцией климата центральной части России, в свое время сам отдал дань палинологии – проводил анализы торфяных кернов западнодвинских и валдайских болот. В этих работах была воссоздана детальная климатическая история среднегодовой и среднесезонной температур, а также среднегодового количества осадков за последние 5 тысяч лет. Что же интересного выяснилось?
Оказалось, что зимы 1990-х годов не имели аналогов за пятитысячелетнюю историю климата. Они были очень теплыми! Лета же были рядовыми – гораздо более теплые лета, чем в девяностые, встречались многократно. Что же касается осадков, они были в пределах климатической нормы – здесь никаких сенсаций. Это еще раз подтвердило, что глобальное потепление более всего сказывается на высоких широтах, причем не на летних, а на зимних температурах. Что для нас с вами, любезные читатели, весьма недурственно. Впрочем, об этом мы еще поговорим в свое время. А сейчас я хочу для порядка поплакать над российской нищетой…
Из-за того, что денег у нашей науки мало, помещений для хранения образцов нет, образцы после исследования выбрасывают. Не хранят в России вещдоки былых тысячелетий. Во всем мире существуют специальные хранилища для научных образцов, а у нас душа широкая: ливанул ведро торфяной грязи в канаву – и нет образца. А зря. На Западе новые поколения исследователей порой возвращаются к старым образцам и, бывает, делают на них замечательные открытия, ведь все время появляются новые методы исследований.
Помню, когда Клименко впервые сказал мне про невозможность хранить в России образцы, я запальчиво воскликнул:
– Так надо иностранцам дарить!
– Так и делаем. Последние 10–15 лет в российскую Арктику толпами хлынули ученые из разных стран. У нас же при Совке вся Арктика была закрыта. В августе 1990 года на теплоходе «Антон Чехов» я пришел на остров Диксон. Как вы знаете, Диксон расположен необычайно далеко от всех границ. Тысячи километров в любую сторону: 3 тысячи км до Норвегии, 6 тысяч км до Аляски. Места, более далекого от каких-либо границ, в мире вообще найти сложно. И как вы думаете, кто первым поднялся на борт? Пограничники! Дурдом какой-то! Вся советская Арктика была сплошной границей неизвестно с чем. С белыми медведями, наверное. И когда этот дурдом наконец закончился, ученые всего мира на радостях поехали к нам на исследования. Они берут и вывозят образцы всего, что возможно взять, и уже забили ими все свои хранилища.