深山、叢林、溪流、荒漠、峭壁……這些人跡罕至的地方，中國氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所樹木年輪研究團隊都曾用腳步丈量過。
“我們被稱為‘樹語者’，也有人叫我們‘樹木年輪的翻譯官’。”團隊成員秦莉形象地描述她從事的工作。上世紀(jì)五六十年代，新疆剛剛開始建設(shè)氣象站，為了獲取先前的氣象數(shù)據(jù)，研究團隊翻山越嶺，尋得心中的理想樹木，再根據(jù)樹木的生長情況，一步步破譯氣候變化的密碼。同時，根據(jù)樹木樣芯鑒定樹齡，更好地保護古樹名木。
團隊成員在采集樣芯。受訪者供圖翻山越嶺尋找樣本，建成樹木年輪標(biāo)本庫
采樣，是研究的第一步。由于平原或城市里的樹木受人類活動影響大，無法準(zhǔn)確反映區(qū)域氣候與水文變化。不受人類活動影響的樹，才能更準(zhǔn)確地記錄當(dāng)時的氣候變化。“最好是在深山老林里，越是沒人的地方，越理想。”秦莉說。
要找到這樣的樹，身體得吃苦，人能走到樹跟前，就不容易。秦莉回憶，他們經(jīng)常騎馬或者騎毛驢一路跋涉，甚至徒步走到目的地，沉重的水瓶壓得肩膀生疼。路途遙遠(yuǎn)，還未抵達采樣點，水已經(jīng)喝掉大半，有時還要面臨高原反應(yīng)的考驗。“干我們這行，首先得身體好。”秦莉說。
在野外搞科研，經(jīng)常會有危險，遇到蚊子、螞蝗是難免的，有時候還會遇上雪豹、野豬和熊。2009年夏天，研究團隊騎馬在新疆巴音布魯克山區(qū)采集樣本時，與正在覓食的3只雪豹不期而遇，它們不時發(fā)出“哧哧”聲，表現(xiàn)出進攻姿態(tài)。雙方僵持著，時間仿佛凝固了，人和雪豹都絲毫不敢動。最終，雪豹消失在崖壁上。
更常見的是遇到極端天氣。“有時候早上上山時還有路，中午一場洪水后，就找不到回來的路了，只能繞路或者住一晚再說。”團隊成員張合理說。
在深山老林，受點傷在所難免。2018年5月，團隊成員尚華明到昆侖山采集樣本，返程的路上，腳下一滑，順著山脊?jié)L下50多米，同行的護邊員用衣服、繩子、木棍做了個簡易擔(dān)架，抬了10多公里才下山。到醫(yī)院檢查，脊椎受了傷，轉(zhuǎn)到大醫(yī)院后才做了手術(shù)。
上世紀(jì)90年代以前，樣本通常是厚度10厘米以上的圓盤樣本，被人戲稱為“菜墩子”。有的圓盤樣本重七八十公斤，只能靠人扛馬拉�，F(xiàn)在已退休的團隊成員袁玉江有一次背著圓盤樣本下山時，險些翻進山谷。
現(xiàn)在采樣簡單了許多，只需用生長錐取出來一截筷子粗細(xì)的木條就可以。以前采集1個點需要1個月，現(xiàn)在1天就能完成。
有時候，團隊也會做“無用功”。有一次，秦莉和同事們發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)處一個山頭上，有幾棵樹神似“老頭樹”，“長得矮小，但是樹齡卻很大，因為光照和水文原因，長得很慢。”秦莉解釋。但爬了幾個小時，采集了樣本大家才發(fā)現(xiàn)“看走眼”，樹齡很小，并不符合他們對樣本的要求。
截至目前，在研究團隊的努力下，實驗室已建成亞洲最大的樹木年輪標(biāo)本庫，存有圓盤樣本1000多個，樹芯樣本5萬余根。
精密分析樣芯信息，讓樹木年輪“開口說話”
古樹如同記錄歷史時期氣候與環(huán)境信息的“史官”。如果說采集樣本是對體力的考驗，那么讓“史官”們“開口說話”，則是一場比拼耐力的馬拉松。要運用樹輪的寬度、灰度、密度、細(xì)胞等多種分析手段和研究方法，獲取藏在年輪中的信息，“打個比方，在沒有氣象站的區(qū)域，樹木就是我們的氣象站，只是記錄的方式不一樣，需要我們?nèi)テ谱g氣候密碼。”張合理說。
擺在團隊成員喻樹龍面前的密度測量儀器是2006年從國外引進的，也是當(dāng)年國內(nèi)第一套密度測量系統(tǒng)。年輪寬窄和降水有關(guān)，而溫度變化要靠密度來分析，“如果某一年溫度高、光合作用時間長，積累的營養(yǎng)物質(zhì)多，密度就大。”喻樹龍說，通過密度變化可以分析出較大范圍內(nèi)的溫度變化。
實驗室里，擺滿了處理好的樣芯。張合理拿出一根來自巴基斯坦的樣芯，上面的標(biāo)注顯示這是一棵柏樹，取樣時樹齡已有1347年，是研究團隊迄今為止采集到的樹齡最長的樣芯，要經(jīng)過風(fēng)干、打磨、固定等多個步驟后，再放到顯微鏡下初步定年。
張合理指著樣芯上的小孔介紹：“這是研究人員初步定年時留下的記號，每10年扎1個孔，每50年扎2個孔，每100年扎3個孔。”這個過程要在顯微鏡下仔細(xì)觀察，年輪稀疏的好數(shù)，遇上年輪密集、樹齡高的，需要耗費大量時間。
通常一個采樣點采回來的樣芯多達40個，要一一對比，完成交叉定年，研制樹輪年表，再進行氣候分析……一系列工作容不得一點差錯，“常常在顯微鏡和電腦前一坐就是10多個小時，既費眼又費神。讓年輪‘說話’，得靜下心、坐得住。”張合理說。
與樹木年輪深入“對話”，讀懂千百年來的氣候變化
研究樹木年輪，到底是為了什么？
“最簡單的就是為了測定樹齡，鑒定古樹名木，可以加強保護。”張合理說。一次，某單位辦公院落需要翻修，院內(nèi)有一棵樹齡較大的樹，不確定能否按照規(guī)定向林業(yè)部門申請砍伐，便委托團隊鑒定樹齡。張合理用生長錐取了樣芯，回到實驗室在顯微鏡下完成了定年，為樹木的合理處置提供了科學(xué)依據(jù)。
“蓋樓、建發(fā)電站等都會遇到樹齡鑒定的問題，經(jīng)過鑒定，如果達到古樹名木的年齡標(biāo)準(zhǔn)，委托單位就得根據(jù)相關(guān)規(guī)定重新選址或者遷移古樹，以達到保護的目的。”張合理說。比如建設(shè)水電站，需要團隊根據(jù)流域樹木年輪來判斷歷史上該流域的水量大小及變化，為水電站建設(shè)的合理性提供依據(jù)。
此外，通過對年輪中化學(xué)元素的分析，能夠判斷空氣質(zhì)量的好壞。例如烏魯木齊后峽的化工廠搬遷后，團隊對當(dāng)?shù)氐臉淠具M行采樣分析，發(fā)現(xiàn)搬遷之后的重金屬污染明顯減少了許多。這樣的環(huán)境分析也可以在城市建設(shè)中應(yīng)用。
更多的作用是揭示歷史上的氣候變化。從采集樣芯到分析研究，在云杉、柏樹、落葉松的一圈圈年輪里，研究人員與樹木年輪一次次深入“對話”，了解水文、植被等環(huán)境要素的歲月變遷。“為了讀懂千百年來的氣候變化，再辛苦也值得。”秦莉說。
無數(shù)次艱辛的路程、無數(shù)個不眠夜的堅守，見證了從耕耘到收獲的每一步，團隊的研究成果也得到了同行的關(guān)注和認(rèn)可。團隊已經(jīng)與吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦和哈薩克斯坦等國的科研單位圍繞氣候變化研究、綜合觀測、學(xué)術(shù)交流等方面簽訂了多份項目合作意向書，建立了穩(wěn)定的合作交流機制。
目前，研究團隊在中亞100余個樣點采集了樹輪樣本，利用樹輪資料重建了14條過去的氣候水文序列，揭示了中亞地區(qū)過去200—500年的氣溫、降水和冰川物質(zhì)平衡等變化。
延伸閱讀
樹木年輪能告訴我們什么
我們都知道，樹木橫截面上有幾圈年輪，這棵樹就有幾歲，這是樹木年輪告訴我們的最簡單的信息。這個結(jié)論可以幫助我們判定古樹名木的樹齡，為古樹名木的保護提供科學(xué)依據(jù)。
除此之外，樹木還是一個微型氣象站，根據(jù)年輪的寬窄、密度可以分析出當(dāng)年的氣溫、降水等。降水多的年份，樹木長得快，年輪就寬，反之則窄；氣溫高的年份，積累的營養(yǎng)物質(zhì)多，密度就大，反之則小。
這對我們的生產(chǎn)生活很有意義。比如要建水電站，樹木年輪就可以告訴我們歷史上該流域的水量大小及變化，為我們提供決策依據(jù)。另外，通過對年輪中化學(xué)元素的分析，也能幫助判斷空氣質(zhì)量的好壞。
（本報記者李亞楠整理）