Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Ağaç halkası iklim rekonstrüksiyonları, enstrümantal kayıtların ötesinde geçmiş iklim değişkenliğini daha iyi anlamak için yardımcı olabilir. Bu protokol, ağaç halkaları ve meteorolojik enstrümantal kayıtlar kullanılarak geçmiş iklimin nasıl yeniden yapılandırılacağını gösterir.
Ağaç halkaları, dünyanın birçok yerinde iklimsel değişkenleri yeniden yapılandırmak için kullanılmıştır. Dahası, ağaç halkaları, son birkaç yüzyılın ve bazı bölgelerde birkaç bin yılın iklim değişkenliği hakkında değerli bilgiler sağlayabilir. Dendrokronolojinin son yıllarda farklı ekosistemlerde bulunan çok sayıda türün dendroklimatik potansiyelini incelemek için sahip olduğu önemli gelişmeye rağmen, yapılacak ve keşfedilecek çok şey var. Buna ek olarak, son birkaç yılda dünya çapında daha fazla insan (öğrenciler, öğretmenler ve araştırmacılar), iklim bilgilerinin zaman çizelgesini geriye doğru uzatmak ve iklimin on yıllarca, yüzyıllar veya bin yıllık ölçeklerde nasıl değiştiğini anlamak için bu bilimi uygulamakla ilgileniyor. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı, yer seçimi ve saha örneklemesinden laboratuvar yöntemlerine ve veri analizine kadar bir ağaç halkası iklimi rekonstrüksiyonu yapmak için gereken genel yönleri ve temel adımları tanımlamaktır. Bu yöntemin videosunda ve el yazmasında, ağaç halkası iklimsel rekonstrüksiyonlarının genel temeli açıklanmaktadır, böylece yeni gelenler ve öğrenciler bunu bu araştırma alanına uygun bir rehber olarak kullanabilirler.
Ağaç halkaları, ağaçların çevrelerine nasıl tepki verdiğine dair anlayışımız için temeldir. Ek olarak, iklim ağaç büyümesini etkilediğinden, ağaçlar ömürleri boyunca zamansal değişimleri kaydeden çevresel göstergeler olarak hizmet eder. Bu nedenle, ağaç halkaları, herhangi bir araçsal iklim kaydının çok ötesinde geçmiş iklimleri yeniden inşa etmek için değerli olmuştur.
Ağaçlarda kök, gövde, dal, yaprak ve üreme stratejilerindeki büyüme süreçleri su, ışık, sıcaklık ve toprak besinleri gibi çevresel faktörler tarafından düzenlenir1. Örneğin, gövdeler radyal olarak büyür ve vasküler kambiyum radyal büyümeyi kontrol eder2. Vasküler kambiyum, gövdenin dış sınırında bulunan ksilem ve kabuk gibi yeni fonksiyonel hücreleri aktif olarak üretecek meristematik bir dokudur. Ek olarak, vasküler kambiyum öncelikle mevsimsel döngüler sırasında aktiftir. Bununla birlikte, bu büyüme faaliyeti uyku dönemlerinde ve yılın belirli mevsimlerinde kesintiye uğrayabilir. Bu uyku hali dönemi genellikle çevresel değişkenler optimal olmadığında meydana gelir (örneğin, daha kısa günlük döngüler, uzun kuraklık dönemleri, soğuk kışlar veya seller). Ayrıca, büyüme ve uyku hali döngüleri, kambiyum aktivitesindeki değişikliklere dönüşür ve bu da gövdede ağaç halkaları3 adı verilen anatomik olarak farklı eşmerkezli sınırlara neden olur.
İklimsel mevsimsellik her yıl meydana geldiğinden, ağaçlar genellikle her yıl bir ağaç halkası üretir. Bu nedenle, ağaç halkaları, vasküler kambiyumun ağaç büyümesi sırasında yıllık iklim koşullarına verdiği ekofizyolojik tepkinin görsel tezahürüdür3. Islak mevsim boyunca bir ağaç halkası üzerinde oluşan erken ksilem hücreleri kümesi, earlywood4 adı verilen daha büyük hücrelerle karakterize edilecektir. Buna karşılık, kurak mevsimde ve su kıtlığına yanıt olarak, vasküler kambiyum, latewood adı verilen daha kalın hücre duvarlarına sahip daha küçük ksilem hücreleri (tracheidler veya damarlar) üretir. Anatomik yapılardaki bu varyasyon, erken odunun lateodundan daha açık bir renk gösterdiği ve daha koyu bir renk gösterdiği kozalaklı ağaçlarda daha belirgindir5. Erkenci odunun başlangıcı ile geç odunun sonu arasındaki boşluk, bir ağaç halkası olarak tanımlanır (Şekil 8F).
İyi tanımlanmış yağışlı ve kurak mevsime sahip yerlerde yetişen ağaçlar, daha yüksek veya daha düşük yağış miktarına sahip yıllar bekleyebilir. Bu değişkenlik, ağaçların yağışlı yıllarda daha geniş halkalar ve kurak yıllarda daha dar halkalar üretmesine yol açacaktır. Geniş ve dar halkalardan oluşan bu zamansal desenler bir barkod olarak görülebilir. Bu ağaç halkası genişliği zamansal varyasyonu, ağaç halkası araştırmasındaki en kritik ilkelerden biri olan çapraz tarihleme sürecinin uygulanmasının temelidir6. Çapraz tarihleme süreci, tüm örneklerdeki geniş ve dar halkaların desenleri, karşılık gelen oluşum yılını atamak için zaman içinde başarılı bir şekilde senkronize edildiğinde tatmin edicidir.
Mevsimsel iklimin meydana geldiği dünyanın birçok bölgesinde, ağaç halkalarında kaydedilen en baskın sinyal muhtemelen iklim değişkenliği ile ilgilidir7. Bununla birlikte, ağaç halkaları ayrıca yaş (genç ağaçlar yaşlılardan daha hızlı büyür), çevredeki ağaçlarla kaynaklar için rekabet ve iç ve dış rahatsızlıklar (örneğin, ölüm olayları, haşere salgınları veya yangın) ile ilgili ek bilgiler içerir8. Bu nedenle, ağaç halkası genişliklerini kullanarak geçmiş iklimleri yeniden yapılandırmaya çalışmadan önce, iklimsel olmayan sinyallerin bu yazıda açıklanan çeşitli istatistiksel prosedürlerle çıkarılması gerekir.
Bu protokolün temel amacı, geçmiş iklim değişkenliğini anlamak için ağaç halkası verilerine dayalı bir iklimsel rekonstrüksiyonun nasıl geliştirileceğini göstermektir. Bu nedenle, bu el yazması, iklimsel bir rekonstrüksiyon geliştirmek için gerekli olan numune alma, numune hazırlama, çapraz tarihleme ve ağaç halkası genişliklerinin ölçülmesi gibi temel alan ve laboratuvar yöntemlerini sergileyecektir. Ek olarak, bu protokol aynı zamanda ağaç halkası genişliklerinden ortak değişkenliği çıkarmak için kullanılan temel istatistiksel analizleri de açıklayacak ve iklim verileriyle ilişkilendirilecek bir ağaç halkası kronolojisi oluşturacaktır. Son olarak, basit bir doğrusal regresyon modeli kullanan protokol, tahmin değişkeni olarak ağaç halkası kronolojisini ve öngörücü olarak iklim verilerini kullanarak geçmiş iklimin nasıl yeniden yapılandırılacağını gösterecektir.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Alan gezilerinden önce, bir koruma alanı olması durumunda, sahiplerinin veya ilgili makamların iznine sahip olun. Yetkiliyi temsil eden bazı personelin saha çalışmalarına katılması herhangi bir sorun yaşanmaması açısından oldukça önemlidir.
1. Örnekleme stratejisi
Şekil 1: Ilıman karışık kozalaklı orman. (A) Pinus montezumae, Pinus arizonica ve Pinus ayacahuite'nin karışık kozalaklı ormanı. (B) Pseudotsuga menziesii, Pinus arizonica ve Pinus ayacahuite'nin karışık kozalaklı ormanı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Yer seçimi. (A) Sınırlayıcı koşullara sahip ormanlık alanlar (sığ, kuru toprak ve dik eğimli) ve uzun ömürlü bireyler bulma olasılığı yüksektir. (B) Uzun ömürlü bireyler dendroklimatik çalışmalar için gereklidir. (C, D, E) Kronolojinin zaman içinde uzatılmasına izin veren ölü odunların (kütükler, devrilmiş ağaçlar ve belirli bir derecede bozulmaya sahip odun) bulunması ve seçilmesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: En iyi ağaç örneklerinin seçimi. (A) Uzun ömürlü bireylerin karakteristiği olan ölü bir gölgelik tepesi ve kalın dalları olan ağaç ve (B, C) bükülmüş gövdeleri ve dalları olan, yani spiral şeklinde, uzun ömürlü bireylerin göstergesi olan ağaçların görüntüleri. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Örnek toplama için kullanılan araçlar. (A) Artımlı delici (Pressler), dendrokronolojik örnekleri çıkarmak için kullanılan araç. (B) Ağaç halkalarını tanımlamak için daha fazla malzemeye ihtiyaç duyulan durumlar için önerilen, daha büyük bir numune hacminin çıkarılmasına izin veren, karmaşık halkaların görselleştirilmesini iyileştiren ve büyüme sorunlarının tanımlanmasını kolaylaştıran 12 mm çapında bir delici. (C) Çoğu durumda kullanılan 5 mm çapında bir delici. Bu tip delici, karot örneklemesi için kullanılır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Numune toplama işlemi. (A) Matkabı, gövdenin eksenine dik olarak 90°'lik bir açıyla konumlandırılmış, gövdenin merkezine bakacak şekilde yönlendirin, aynı anda deliciyi ağaca doğru itin ve saat yönünde çevirin. (B) Delici 1 inç derinliğe yerleştirildiğinde, gövdenin merkezine ulaşmak için saat yönünde dönmeye devam edin, aspiratör delicinin iç silindirine yerleştirilir. (C) Ekstraktör tam uzunluğuna yerleştirildiğinde, numune ile ağaç arasındaki bağlantıyı kesmek için delici saat yönünün tersine bir tur çevirin. (D, E) Ahşap numunesi çıkarma. (F) Delici, saat yönünün tersine çevrilerek gövdeden çıkarılır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Ahşap numuneleri koruma teknikleri. Numuneler kırılgan olabileceğinden, her numune toplandıktan sonra uygun şekilde saklanmalıdır. (A) 5 mm çapındaki delici ile alınan numuneler, delikli plastik pipetlere veya kağıt pipetlere yerleştirilir. Delikler daha iyi havalandırma sağlar ve mantar oluşumunu önler. (B) 12 mm çapındaki numuneler daha sıkıdır. Bu numuneler gazete veya başka bir kağıt türüne veya manila zarflarına sarılır. (C) Motorlu testere (D, E) ile kesitleri toplarken, daha fazla destek sağlamak ve nakliye sırasında parçaların kaybolmasını önlemek için plastiğe sarılmalıdır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
2. Laboratuvarda numune hazırlama
Şekil 7: Numunenin hazırlanması. (A) Numunelerin gölgede kurutulması, ahşabın (bükülmüş çekirdekler) deformasyonunu en aza indirmek için nem kaybının kademeli olmasını sağlar. (B) Numunelerin yapıştırıcı ile sabitlenmiş ahşap bir rafa nasıl monte edileceğine dair örnek ve (C, D) bunların bant veya ince ip ile döşemeye nasıl tutturulduğunu gösterin. (E) Büyüme halkalarına dik olarak yönlendirilmesi gereken ağaç liflerinin doğru konumunu gösterir. Bu oryantasyon, büyüme halkalarının anatomisinin net bir şekilde görselleştirilmesine izin verecektir. (F, G) 120'den 1200'e kadar zımpara kağıdı kullanılarak zımparalama ve parlatma kalitesine bir örnektir. Bu prosedür, büyüme halkalarını görselleştirmeye ve ayırt etmeye izin verir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
3. Ağaç halkası tarihleme
4. Ağaç halkasının ölçülmesi
Şekil 8: Çapraz tarihleme ve ağaç halkası ölçümü. (A) İki numune arasındaki halka sayısı ve büyüme modeli karşılaştırmasını gösterir. (B) Her iki örneğin büyüme değişkenliğinin kağıt grafiklere nasıl yansıtıldığına dair bir örnek (iskelet çizimi). Bu tür bir grafik, aynı anda birçok örneğin büyümesi arasında karşılaştırmalara izin verir (çapraz tarihleme) ve doğru tarihlemeyi elde etmek için önemli bir tekniktir. 0, 50, 60 vb. grafiğin üst kısmındaki işaretler, A'da gösterilen örnekte sayılan halka sayısını gösterir. (C) Ana kronoloji kullanılarak tam yıla tarihlenen ölü bir ağaç örneğinin iskelet çizimi. (D) Bir ana kronoloji örneği, doğru tarihli canlı ağaçların ortalaması. (E) Yıllık büyümelerin her birini ölçmek için 0,001 mm hassasiyetinde bir ölçüm sistemi kullanılmıştır. (F) Pinus lumholtzii'deki yıllık büyümeyi ve yıllık bir halkanın üç farklı bant bölümünü (toplam halka, erken odun ve geç odun) gösteren şematik. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
5. Çapraz tarihlemenin doğrulanması
6. Kronoloji geliştirme
Şekil 9: Ölçümlerden indekslere kadar ağaç halkası genişliği ölçümlerinin (RW) trendden çıkarma ve standardizasyon prosedürlerine örnekler. Bir halka genişlik indeksine (RWI) standardizasyon hesaplanır, bu nedenle ortalama bir civarındadır ve homojen bir varyansa sahiptir. (A) Halka genişliği serisi RW, yaş etkisine bağlı olarak büyümedeki üstel azalmayı gösterir, en iyi uyumun trendden çıkarma eğrisi uygulanır ve bu örnekte negatif bir üstel eğri (kırmızı renk) kullanıyoruz. (C) Bu, düz bir çizginin (kırmızı renk) ikinci bir örneğidir. (B, D) Normalleştirilmiş endeksler (RWI), eğrinin değerinin RW serisine bölünmesinden sonra oluşturulur. Bu bölüm, eğriye uyan eğilimleri ortadan kaldırır, iklim sinyalini (gri renkli zaman serisi) ve kuraklık ve yağışlı dönemler gibi düşük frekanslı olayları gözlemlemek için 20 yıllık bir yumuşatma spline'ını (kırmızı renk) en üst düzeye çıkarır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
7. Aylık korelasyon analizi
8. Basit doğrusal regresyon modeli ve iklim değişkeninin yeniden yapılandırılması
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Protokolün 1.1 ve 1.2 adımlarını takiben, Pinus lumholtzii B.L. Rob. & Fernald bu çalışma için seçildi. Dikkate alınan en önemli hususlar arasında birkaçı şunlardır: Geniş bir coğrafi dağılıma ve dendrokronolojik açıdan çok az çalışmaya sahip Pinus cinsinin bir kozalaklı ağacıdır; düşük su depolama kapasitesine sahip, kayalık çıkıntılara sahip fakir bölgelerde gelişir ve büyümesi, düşük su ve besin mevcudiyeti ile sınırlı...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Vekil kayıtlar, göl ve deniz çökeltileri, polen, mercan resifleri, buz çekirdekleri, packrat middens ve ağaç halkaları gibi geçmişte mevcut olan ve hala var olan hava durumuna bağlı doğal sistemlerdir, bu nedenle onlardan bilgi elde edilebilir24. Bununla birlikte, iklime duyarlı vekillerin çoğundan, ağaç halkaları, iklimsel ve ekolojik olayların yüzyıllar boyunca ve bazen birkaç bin yıla kadar uzanan tam meydana gelme yılına tarihlenmesin...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Araştırma projesi, CONAFOR-2014, C01-234547 ve UNAM-PAPIIT IA201621 projeleri aracılığıyla sağlanan finansman sayesinde gerçekleştirilmiştir.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
ARSTAN Software | https://www.ldeo.columbia.edu/tree-ring-laboratory/resources/software | ||
Belt Sander | Dewalt Dwp352vs-b3 3x21 PuLG | For sanding samples | |
Chain Saw Chaps | Forestry Suppliers | PGI 5-Ply Para-Aramid | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Chain%20Saw%20Chaps |
Chainsaw | Stihl or Husqvarna for example | MS 660 | Essential equipment for taking cross sections samples (Example: 18-24 inch bar) |
Clinometer | Forestry Suppliers | Suunto PM5/360PC with Percent and Degree Scales | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Clinometer |
COFECHA Software | https://www.ldeo.columbia.edu/tree-ring-laboratory/resources/software | ||
Compass | Forestry Suppliers | Suunto MC2 Navigator Mirror Sighting | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=compass |
Dendroecological fieldwork programs | Programs where dating skills can be acquired or honed | http://dendrolab.indstate.edu/NADEF.htm | |
Diameter tape | Forestry Suppliers | Model 283D/10M Fabric or Steel. | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Diameter%20tape |
Digital camera | CANON | EOS 90D DSLR | To take pictures of the site and the samples collected (https://www.canon.com.mx/productos/fotografia/camaras-eos-reflex) |
Digital camera for microscope | OLYMPUS | DP27 | https://www.olympus-ims.com/es/microscope/dp27/ |
Electrical tape or Plastic wrap to protect samples | uline.com | https://www.uline.com/Product/Detail/S-6140/Mini-Stretch-Wrap-Rolls/ | |
Field format | There is no any specific characteristic | To collect information from each of the samples | |
Field notebook | To take notes on study site information | ||
Gloves | For field protection | ||
Haglöf Increment Borer Bit Starter | Forestry Suppliers | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Increment%20borer | |
Hearing protection | Forestry Suppliers | There is no any specific characteristic | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Hearing%20protection |
Helmet | Forestry Suppliers | There is no any specific characteristic | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Wildland%20Fire%20Helmet |
Increment borer | Forestry Suppliers | Haglof | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Increment%20borer |
Large backpacks | There is no any specific characteristic | Strong backpack for transporting cross-sections in the field | |
Safety Glasses | Forestry Suppliers | There is no any specific characteristic | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Safety%20Glasses |
Sandpaper | From 40 to 1200 grit | ||
Software Measure J2X | Version 4.2 | http://www.voortech.dreamhosters.com/projectj2x/tringSubscribeV2.html | |
STATISTICA | Kernel Release 5.5 program (Stat Soft Inc. 2000) | Statistical analysis program | |
Stereomicroscope | OLYMPUS | SZX10 | https://www.olympus-ims.com/en/microscope/szx10/ |
Topographic map, land cover map | Obtained from a public institution or generated in a first phase of research | ||
Tube for drawings | There is no any specific characteristic | Strong tube for transporting samples in the field | |
Velmex equipment | Velmex, Inc. | 0.001 mm precision | www.velmex.com |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır