1、第一节 :树轮研究与气候变化二、树轮生长波动与环境变化耦合的研究树木生长既是自然生理作用的结果，又是环境影响的产物。不同年份生长的生理宽度应该是生理作用和环境影响的综合反映。为了更好地提取树轮环境信息，必须重点揭示环境影响的树轮效应，即分辨出树轮变化中受环境条件变化而产生的生长波动。第一节 :树轮研究与气候变化1树木生长波动率的定义木材的生长波动率 定义为： (SS) S100 S（ 木材增长量）：以生长断面面积表示 ；S ： 模拟曲线上的木材增长量 。由上式可知：当 为正值时，表示环境因素对木材生长起了促进作用；而 为负值时，表示环境因素对木材生长起了抑制作用。第一节 :树轮研究与气候变化松
2、木年际生长波动率与环境因素变化对比图a.新疆阿克苏地区年水量变化；b.太阳黑子相对降数变化，图中数码为太阳黑子活动周序号；c.逐年生长波动率变化；d. 13C 变化。第一节 :树轮研究与气候变化2生长波动率与环境因子的耦合(1)生长波动与太阳黑子的耦合关系新疆托木尔峰地区松木生长波动率与太阳黑子活动周表现出较好耦合关系。该松木生长波动率变化与太阳黑子活动周之间的耦合关系说明了太阳黑子活动变化可能影响着树木生长的变化。第一节 :树轮研究与气候变化(2)生长波动受年均降水量的影响，但具有 2年的滞后期19591960 、 1964、 1968、 1973、 1977等年份较高的生长波动率分别与 1
3、9571958 、 1962、 1966、 197l、1975等年份较高的降水量对应；而 1961、 1969一 197l、1975等年份较低的生长波动率分别与 1959、 19671969、 1973等年份较低的降水量相对应，但是，这种对应缺乏准确的函数关系。年均降水量对该松木生长波动的影响明显地存在着 2年的滞后期。第一节 :树轮研究与气候变化(3)碳同位素分馏指示的气温变化制约着该松木的生长波动1940一 1964年间逐年的生长波动率与 13C的线性关系为； 13CPDB() -22.840.027(r -O.86) 虽然这种线性负相关关系显著，但仅局限于该松木生长的旺盛期。在此讨论的线
4、性相关仅是一种统计关系，而非因果关系。然而，不管对 13C的年际变化机理作何解释，大气 C02经光合作用转化为木材碳时的碳同位素分馏效应是肯定的。目前看来，木材中较低的 13C值指示环境较高的温度的可能性是存在的。当气温较高，水分充足时，树木生长较快，呈现出较大的生长波动率。反之，当水分不够充沛，即使较高的气温也未必出现较高的生长波动率；同样，当水分充足，而气温偏低也不可能出现较高的生长波动率。第一节 :树轮研究与气候变化三、古冷杉树轮宽度与稳定碳同位素植物纤维素中的 13C 12C可以反映其生长期间的气候因素及大气 CO2浓度变化的信息。年轮宽度与同位素比例之间为反对射关系（ anticor
5、relation)。渭河古河道发现的木桩全木分析获得的 13CH与纤维素分析结果 13Cc之间有明显的相关性，它们之间的相关系数 r0.61。 13Cc与年轮宽度指标的相关系数 r -0.37，表示相关性很小。 这表明，树轮中纤维素及全木的 13C值的变化均能反映古气候的变化。同时证实纤维素中 13C值与树轮宽度指标之间无相关关系。第一节 :树轮研究与气候变化渭河古河道151年冷杉全木及纤维素 13C值及树轮宽度指示曲线 R=0.61R=-0.37第一节 :树轮研究与气候变化树轮宽度的变化对同位素的变化是否有影响的问题一直是争论的焦点。对此， Francey和 Farquhar提出如下分馏模式
6、：13Cp 13Ca一 4.422.6(pi pa) 式中， 13Cp为植物纤维素中的 13C值； 13Ca为植物生长期间大气 C02中的 13C值； pi和 pa分别为纤维细胞内部和外部的 C02浓度。在这一模式中，植物的 13C不仅是大气 CO2中 13C的函数，而且也是细胞膜内部及外部 C02浓度的函数。内部与外部 C02浓度之间的关系为：pi paA g 式中， A为植物对 C02吸收速率； g为叶片外部小孔的导通系数。各种各样外部条件的变化都会引起 A值的变化。如光线增强或g值变小，都会增加 13Cp，反之减小。 A g就是树木吸收 CO2速率，也是年轮宽度指标的指示。第二节 :动物体内同位素组成、种群特征与全球变化在全球变化研究中，可利用古动物体内的氧同位素和碳同位素的变化反演动物生长期间气候变化趋势，也可以通过底栖有孔虫的种群特征、氧同位素组成等探讨古海洋环境及环境变迁。
