股票配资中心树轮密语

本报记者刘苏雅

一根不到1米长的木芯，蕴藏着厚重的气候变迁史。

这根木芯的年龄超过800岁，它见证了宋元的兴衰、明清的更替。一年又一年，寒来暑往，雨水丰沛或是年景欠佳，都“写”在密密匝匝的年轮中。为了看懂树木年轮密码，中国科学院地质与地球物理研究所研究员许晨曦找到了有效的“翻译器”——同位素。借助这项全新技术，许晨曦带领科研团队，为3根来自故宫博物院的古木找到了故乡。这是全球首次使用树轮氧同位素成功追溯古建筑木材来源，为古建筑研究又推开了一扇窗。

许晨曦开展野外采样

展开剩余90%

钻取获得的木芯样本

1 解读岁月刻度

树木的年轮，大多是一年长一圈，这是自然界中最直观的时间标尺之一。

许晨曦从黄土研究转向年轮研究的重要因素也在于此。同样是记录气候的长期变化信息，年轮的分辨率更高。早年间，他跑遍了整个黄土高原。黄土剖面就像一本厚重的史书，但它的“书页”太厚了——两三米厚的黄土剖面，就代表了两万年的气候变迁过程，要想从中识别出“年际-年代际”尺度的气候突然变冷、变暖等极端事件，极为困难。

导师的一句话点醒了他：“树木年轮的生长周期只有一年，要想做更高分辨率的记录，不如尝试研究树木的年轮。”

在较为干旱的地区，树木年轮的变化通常与气候直接相关。风调雨顺的年份，树木生长快速，年轮就长得宽；反之，气候恶劣的年份年轮就窄。传统的年轮研究，依靠肉眼观察比对就能完成定年，然而，这个方法到了热带却会“失灵”。

“热带的很多树木是没有年轮的。”许晨曦解释，树木产生年轮，是因为生长状态会随着季节变化。在中高纬度地区，树木在秋冬季通常会停止生长，此时木质的密度变大，与春夏生长的较低密度木质形成鲜明对比，便会形成一圈年轮。而热带地区一年四季都处于高温环境，大多数树种不存在明显的生长停止现象，自然不会有年轮出现；少数有年轮的树种，例如松树、柏树，在热带生长时也能获得足够多的水汽，年轮宽窄的变化主要受到生态因素的影响，而非气候因素，导致定年困难。

许晨曦另辟蹊径，尝试辨认树木的“雨水指纹”——氧同位素。

这是一种“从天而降”的信号。

不同地区、不同时期的降水，氧同位素的组成也不一样。许晨曦解释，氧有两种常见的同位素——氧-16和氧-18。氧-16自重相对轻，在水循环中会先蒸发；氧-18较重，降雨时在云层中更早凝结，也更早降落到地面。“一场雨下得越久，雨水中的氧-18越少、氧-16越多，树木在生长过程中会忠实地记录这些变化。”许晨曦说，树木通过根系吸收水分，再经过光合作用，水就会被固定在体内的纤维素里，其中就含有氧的同位素。

树木纤维素的化学性质十分稳定，一旦形成，就不再与外界交换。因此，树木只要处于生长状态，就能逐年保存降水信息，即使外观上没有明显年轮，或是年轮的宽窄变化异常，只要逐层检测氧同位素的数值，就能把年份“数”出来。即使时光流转千百年，这份来自树木的“笔记”依然有效。

树轮氧同位素可以用于确定树木年代的理论早已得到公认，但这种方法投入大、风险高，用它对高达数百岁的树木进行定年，当时全世界都没有先例。2010年攻读博士学位时，许晨曦就向这个难题发起挑战，一做就是数年。

“接到这个课题的时候，就有人提醒我，还没人成功利用同位素为树木定年。”许晨曦不服输，一头扎进了东南亚的密林中。长期的野外工作，让他早已习惯风餐露宿，但热带森林的环境更为复杂。蚊虫、传染病、野生动物……即使已经尽力做好防护，稍有不慎，意外就可能降临。

一次，许晨曦到热带雨林采样，因为任务匆忙没来得及打疟疾疫苗，他只好把自己捂得严严实实，防止蚊虫叮咬。有一天，实在太热了，为了防止中暑，许晨曦不得不脱下外套，结果就遭遇了意外，“胳膊上起了两排皮疹，整条手臂一下子就木了，同伴赶紧帮我喷药，幸好没有其他的影响。说实话，直到现在我也没搞清是被什么虫子蜇到了。”

更惊险的一次经历发生在福建长汀，那里广泛分布着许晨曦研究的主要树种——福建柏。由于南方的天气多变，为了取到合格的研究样本，他常常要和天气赛跑。当天，他眼看着乌云飘来，于是加快速度，打算尽快完成采样。没想到，他后背的登山包不慎剐到了旁边的树枝，惊动了一个蜂窝。山里的土蜂凶猛，许晨曦就像被闪电击中了一样，瞬间就从山坡上滚了下来，“头上立刻起了个包，只比拳头小一点，没多久我就发起了高烧。”许晨曦举起手，描述着当时的场景。一起采样的同伴立刻将他救下，带到山下休息，“幸好当晚退了烧，不然真可能会有生命危险。”

为什么要冒着风险去采样？许晨曦说，气候变化研究，需要获得时间跨度足够长的样品序列。目前，我国有记录的气象数据大多不过70余年，但气候变化研究要基于千年、万年甚至更长时间的尺度，获取更多古老的树木样品，就能进一步延展这部史书的厚度。

所有的辛苦都没有白费。利用采集的福建柏样本，许晨曦在全球范围内首次成功利用树木年轮氧同位素技术，实现了400年序列的交叉定年，为解决热带地区树木定年提供了重要方法。

2 透视气候变迁

许晨曦的办公室里，存满了长长短短的木棍。它们不是枝条，而是从树木的主干上钻取获得的木芯。

采样工具叫作“生长锥”，空心钻杆拧进树干，钻出一根仅相当于铅笔粗细的木芯。不过，钻杆打进去容易，拔出来难。“有一次在塞尔维亚取样，打钻进去只花了20分钟，取出来却用了一天半的时间。”许晨曦解释说，针叶树受伤时会分泌树脂，打钻时摩擦生热，树脂融化后会粘住工具外壁，导致难以拔出。

打钻的角度也有讲究，需要直达树心，否则就无法取得完整的剖面。“这就需要丰富的经验了。如果打钻的路径歪了，年轮的弧度会发生偏离，只能再重新下钻。”许晨曦说，钻取过程中，科考团队会谨慎采取对树木损伤最小的方式，确保样本的采集不影响树木健康生长。

2025年，许晨曦在西藏成功获取了一批“高寿”的树木序列样本。那棵被取样的柏树，在地球上至少生存了1500年。

“它的外观和大家想象中的古树不太一样，身材不是很高大，普通人很难看出它已经这么大年纪了。”许晨曦笑道，树木看得多了，他已经总结出一套独特的判断标准。老树一般是“平头”，没有顶端优势，主要发展侧枝；同时，在一片土地上生长多年，水土侵蚀削去表面的土壤，树木的根系便逐渐露出。

3年前，许晨曦就发现了这棵高龄古树的线索，“当时还不知道它是‘寿星’，但能大概判断它是我们需要的样本。”大半年前，他再次前往当地，对这一区域的古树进行批量取样，并持续开展木芯样本检测，获取更丰富的同位素数据。

“它所经历的，比我们要多得多。”许晨曦捧着这根跨越了上千年的木芯感慨，仿佛穿透了岁月，“看，这里的年轮间距特别密，说明那些年这棵树经历了长时间的干旱，过得挺辛苦。后面间距‘胖’起来了，可见是日子好过了些。”

然而，这样长寿的古树毕竟是少数。在我国北方地区，五六百年的古树已经是稀罕物，云南、四川等地的古树大多也只有七八百年的寿命，要继续向前追溯，就需要寻找新的研究对象。于是，除了研究活树样本，许晨曦把目光投向了更遥远的过去——千百万年前形成的“半化石”。

“有些树木埋在煤层里，但还没有完全煤化，处于‘半化石’状态。虽然其中的纤维素含量极低，但哪怕只有千分之几，也能留存下当时的信息。”许晨曦说，他开展的所有科研工作都秉持着一个目标：研究过去的地球变化，理解当下的风云变幻，预测未来的气候走向。

当前，人类对未来气候变化的预测，主要以近几十年的气候观测记录为基础，进行数值模拟。“但温度的升高、降低，究竟代表着什么，需要建立标准的参考系。几摄氏度的气温波动在古气候中是否经常出现，对环境又会产生怎样的影响，要回答这些难题，就必须到历史中找变化。”许晨曦说，“找到历史的观测锚点，才能更好地确认所预测的未来，这些千百万年前的树木样本，为我们提供了当时气候变化的依据。”

这是一场跨越时空的探索。目前，许晨曦团队正在对来自300万年前和1000万年前的树木样本开展分析。那时，全球平均温度比现代高2至3摄氏度，在这种情景下，降水的季节和年际变化是怎样的，亚洲季风模态和当代有哪些区别——后续，他们对这些问题，将一一给出答案。

3 探寻古木老家

2019年，故宫大高玄殿九天应元雷坛在修缮过程中，替换下3根松木构件。考古工作者希望能解答一个问题：这些古木取自哪里？

以往，判断古建筑年代、建筑历史主要依靠文献记载和建筑形制研究，但受限于史料缺漏、后世修缮干扰等因素，相关研究缺乏一种精确的判定方法。用树轮宽度分析法结合树轮数据库，是科学界传统的古木定年、溯源方式。起初，故宫团队联系了欧洲的科研团队，尝试用传统方式找到这些松木的老家，但在欧洲范围内屡试不爽的方法，在我国却行不通。

“欧洲有很完整的树轮数据库，气候也比较稳定，用年轮宽度就能定年。但中国太大了，同样都是硬木松，既可能来自西南，也可能产自东北，但这两片区域的气候完全不同，反映在年轮上的差异就相当大。”得知此前的研究遇到了难题，许晨曦自告奋勇，建议用氧同位素检测方法试着为古木寻根。

在长期研究过程中，许晨曦团队已经建立起一套全国树木年轮同位素数据库，将古木的数据进行比对，匹配度最高的区域，就是木材的产地。“古木样本是非常珍贵的，同位素检测的优势也正在于此。传统方法至少需要20棵树木样本，才能建立可靠的年表，而同位素法甚至只需单份样品就能完成检测。”许晨曦说，这个数据库，正是实现故宫古木溯源的基础。

团队对故宫提供的3份松木样品进行了氧同位素检测，得到的结果让许晨曦有些意外——这3根松木和他是“东北老乡”，产自东北的老白山、长白山地区。团队还拼接出这些样品在1749年至1892年间的浮动氧同位素序列，制成了一份年表。

“我的第一反应是不太可能，松树木材哪儿都有，古人为啥要跑那么远去砍树？”许晨曦一口东北方言，笑着说。但数据不会说谎，他把结果告诉了故宫团队，同时表达了自己的疑惑。根据这一线索，故宫团队在清代档案中找到了答案，在康熙年间，确有批奏“采办塞外松木”建造宫殿的记录。而相关木构件最晚的生长年份1892年，也与大殿的修缮期对应，大高玄殿在清代晚期被西方列强侵占并损坏，1902年重建了雷坛屋顶结构。

“当同位素信号和历史记载完美契合的时候，那种兴奋感难以言表。”许晨曦说。

这项发现，还揭示了故宫重要的用材策略转变。明代早期，故宫主要使用楠木作为建材，但此后200多年间，由于实施了不可持续的砍伐，楠木资源几乎枯竭，后期转而使用松木。清代在选材时，满族人熟悉的塞外松木就成为首选。

这项全球首次用树轮氧同位素成功追溯古建筑木材来源的成果，前不久已在文化遗产领域国际顶级期刊《npj遗产科学》上发表。旗开得胜后，许晨曦团队与故宫的合作还在继续，近期，他们正在推进养心殿古楠木的溯源研究。“这次我们同时使用多种同位素进行分析，多个变量共同作用，能进一步提高精度，缩小可能的产地范围。”

更大的图景正在展开。

许晨曦的团队已经建立了中国乃至东亚的树轮氧同位素数据库。东北地区的数据最早可以追溯到1568年，北京地区的数据可上溯至500年前，云南、川西地区和越南的数据则更久远，可达七八百年甚至更久……

历史上，我国古建筑很多的楠木构件可能来自东南亚，有数据库才能完成溯源。“每一根古木都是一本气候日记。”许晨曦说，“活体树木的生长时间跨度是有限的，而古木可以延长观测的时间窗口。通过它们，我们可以重建一个地区历史上的极端干旱或暴雨事件，理解气候变化的规律，同时这些数据也能服务于考古工作，为历史研究提供坚实的科学证据。”

树木不语，但它们又是最忠实的史官，将气候史刻在一道道年轮里。未来，那些沉默的古建筑，都有望通过木头的年轮“指纹”开口说话。

“每一根木芯都是有生命的。”走在树林里，许晨曦真切地感觉到树是鲜活的，“它们随风摇摆。”

许晨曦捧着亲手采集的木芯，端详着一圈又一圈的年轮，这棵树一辈子的故事，都写在了树轮之间。而他股票配资中心，就是那个会讲故事的翻译。

发布于：北京市

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