Полная версия:
О годичных кольцах и пыльце. Истории о прошлом человечества глазами растений
Все эти примеры – лишь немногие из бессчетного количества историй, которые хранят годичные кольца деревьев. На самом деле, датирование последовательностей годичных колец давно вышло за рамки узкой археологической задачи и превратилось в мощнейший инструмент палеоэкологической реконструкции и анализа взаимодействия человека с природой. Для некоторые регионов уже построены непрерывные хронологии, уходящие в прошлое на 8000–12 000 лет. С их помощью ученые могут с поразительной точностью восстанавливать события, происходившие столетия и даже тысячелетия назад. Череда угнетенных колец откроет нам глаза на Великий голод[5], вызванный извержением далекого вулкана, внезапно проснувшегося где-то за океаном. Тонкий слой ранней древесины прольет свет на знаменитые малый ледниковый период и «год без лета». Международные дендрохронологические базы данных помогут установить имя мастера, создавшего чудесную скрипку. Мир дендрохронологии очень широк, а ее прикладные возможности поистине безграничны. Листая страницы научных публикаций, мы увидим, что же еще деревья смогли рассказать ученым об истории нашего мира.
Литература
1. Douglass, A. E. (1921). Dating our prehistoric ruins: how growth rings in trees aid in the establishing the relative ages of the ruined pueblos of the southwest. Natural history, 21(1), 27–30.
2. Douglass, A. E. (1929). The secret of the Southwest solved by talkative tree rings. National Geographic Magazine. 56: 736–770.
3. Van der Plicht, J., Ramsey, C. B., Heaton, T. J., Scott, E. M., & Talamo, S. (2020). Recent developments in calibration for archaeological and environmental samples. Radiocarbon, 62(4), 1095–1117. https:// doi.org/10.1017/RDC.2020.22.
4. Зазовская Э. П. (2016). Радиоуглеродное датирование – современное состояние, проблемы, перспективы развития и использование в археологии // Вестник археологии, антропологии и этнографии. 2016. № 1(32). С. 151–164. DOI: 10.20874/20710437–2016–32–1–151–164.
5. Miyake, F., Nagaya, K., Masuda, K., & Nakamura, T. (2012). A signature of cosmic-ray increase in AD 774–775 from tree rings in Japan. Nature, 486(7402), 240–242. https://doi.org/10.1038/nature11123.
6. Büntgen, U., Wacker, L., Galván, J. D., Arnold, S., Arseneault, D., Baillie, M., & Young, G. H. (2018). Tree rings reveal globally coherent signature of cosmogenic radiocarbon events in 774 and 993 CE. Nature communications, 9(1), 3605. https://doi.org/10.1038/s41467-018-06036-0.
7. Kuitems, M., Wallace, B. L., Lindsay, C., Scifo, A., Doeve, P., Jenkins, K., & Dee, M. W. (2022). Evidence for European presence in the Americas in AD 1021. Nature, 601(7893), 388–391. doi: 10.1038/s41586–021–03972–8.
8. Kuitems, M., Panin, A., Scifo, A., Arzhantseva, I., Kononov, Y., Doeve, P… & Dee, M. (2020). Radiocarbon-based approach capable of subannual precision resolves the origins of the site of Por-Bajin. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(25), 14038–14041. https:// doi.org/10.1073/pnas.1921301117.
Глава 1.2
Рукой мастера
Наукам, изучающим прошлое, часто приходится решать задачи, связанные с определением возраста предметов старины. Ученые давно придумали для этого особый прием, получивший красивое латинское название terminus post quem (TPQ), что дословно означает «дата, после которой». Временная отсечка TPQ указывает на минимально возможную дату создания артефакта, раньше которой он никак не мог появиться на свет. Все, что было до, – автоматически отбрасывается.
На практике это работает следующим образом. Представьте себе археологический раскоп. Он похож на своеобразный слоеный пирог, где более поздние слои залегают поверх более ранних. Если мы обнаруживаем какой-то предмет в нижнем слое, то мы знаем, что он должен быть старше, чем артефакты из верхних. Поэтому керамический сосуд, найденный выше уровня обильных отложений пепла, был сделан гончаром уже после массового пожара. Сам пожар становится для нас отправной точкой отсчета, тем самым terminus post quem. Он не говорит, сколько лет прошло между катастрофой и изготовлением сосуда, но четко обозначает: раньше этого – невозможно.
На первый взгляд, такой подход кажется почти волшебным, как будто прошлое само подает нам подсказки. Но на деле все не так просто. Сам по себе terminus post quem дает лишь относительную хронологию. Чтобы превратить эти размытые рамки в точную дату, археологам нужны более сильные союзники. Очень хорошо, если мы имеем дело с чем-то, изначально имеющим четкую датировку. Вот простой пример. В ходе раскопок городской стены древнеримского поселения археологи обнаружили монетный клад, спрятанный предприимчивыми горожанами в ее основании. Монеты чеканились около 15 года н. э. Историки смогли это понять по отчеканенному профилю императора, правившего в тот период. Следовательно, стена могла быть построена только после 150 года н. э. То есть не раньше чем монетный двор выпустил эти деньги. Так сокровище превратилось во временной якорь, привязавший целое сооружение к конкретному моменту в истории.
Все это уже очень близко к пониманию хронологических рамок начала строительных работ, но все равно чего-то не хватает. Предположим, что специалистам не повезло и в их руках не оказалось таких прекрасных свидетелей былых времен, как монеты. И еще, как быть, когда мы работаем не с деньгами, а с чем-то другим? Тоже имеющим ценность, и зачастую не только материальную, но и культурную. Радиоуглеродное датирование, о котором мы говорили в прошлой главе, имеет свой предел погрешности. Причем чем старше анализируемый объект, тем больше будет этот разброс. Идеальных методов не существует, так что наличие некоторого отклонения от истинного значения вполне допустимо. Тем более что, выполняя подобные исследования, ученые тщательно следят за достоверностью своих результатов. Для предметов XV века лаборатория может назвать дату с точностью до двадцати с лишним лет. Для находок начала V века разброс уже достигает почти сорока лет. А вот специалистам по эпохе позднего палеолита (около 50 000 лет назад) придется смириться с разбросом данных примерно в 1600 лет. Поэтому узнать точные годы жизни какого-нибудь охотника на мамонтов у нас не выйдет [1].
Что же, разница между первым и вторым примером не так велика, хотя их разделяет целая тысяча лет. В этом плане люди, изучающие период заката Западной Римской империи, находятся в тех же условиях, что и знатоки Средневековья – историки-медиевисты. И в том и в другом случае предел погрешности находится в рамках продолжительности человеческой жизни. Однако вопрос заключается в другом: может ли ученых такое устроить? Это зависит от цели исследования.
Мы не зря завели разговор о ценностях, созданных рукой человека. Когда перед специалистами по датировке стоит задача проверить подлинность деревянного артефакта, одним радиоуглеродом обойтись они не могут. Особенно если речь идет о подделках, выполненных спустя несколько лет после смерти мастера, изготовившего оригинал. Например, прекрасную картину. Или же скрипку с потрясающе чистым голосом. Здесь цена погрешности, составляющей даже всего пару лет, может быть слишком высока.
На сегодняшний день именно дендрохронология остается единственной наукой, способной указать на конкретный год, раньше которого деревянный предмет не мог быть произведен.
Иными словами, четко установить ту самую границу terminus post quem путем датировки последнего, самого молодого годичного кольца. Оно-то и укажет на время рубки дерева. Из живой ели скрипку не изготовить, поэтому к качеству выводов, сделанных по дендрохронологической метке TPQ, придраться невозможно. Если применение принципа terminus post quem даст нам год, когда автор оригинала уже был мертв, то мы однозначно держим в руках подделку.
Мы столько раз критиковали радиоуглерод за его ограничения, что дендрохронология уже может начать казаться безупречной. Конечно, дерево – это действительно честный свидетель, но не всегда разговорчивый. Иногда оно молчит упрямо, иногда говорит на языке, который трудно расшифровать. И даже самый умелый специалист может столкнуться с тем, что древесина упрямо отказывается выдать свою тайну.
Во-первых, в руках у ученых должно оказаться достаточно много пригодных для анализа годичных колец. Представьте, что вы пытаетесь определить автора книги по одному-двум предложениям. Шанс есть, но невелик. Так и здесь: для надежной датировки нужно как минимум 50–70 годичных колец. Только тогда «штрихкод» климатических изменений станет читаемым. Если же от доски осталось лишь два десятка колец, шанс найти совпадение в глобальной базе данных резко падает. Во-вторых, не всякое дерево годится для хроники. Возьмем, к примеру, иву, растущую у берега реки. Она черпает не только влагу, упавшую в землю в виде дождя (его может и не быть), но и подземные воды, питающие почву. Засуха? Ей все равно. Ее кольца почти не реагируют на погоду. А значит, бесполезны для науки. Дендрохронологи предпочитают деревья, чувствительные к каждому капризу климата: дуб, сосну, ель – те, что «записывают» информацию о каждом годе «четким уверенным шрифтом».
Кроме того, человек может испортить даже самую точную запись природы. Плодовые деревья – яблони, груши, орех – веками живут под присмотром садовника. Их обрезают, поливают, удобряют. В результате их кольца отражают не столько погоду, сколько заботу человека. Такая древесина похожа на неразборчивый почерк. Записи есть, но разглядеть в них что-то полезное невозможно. И, наконец, даже идеальный образец бесполезен, если его не с чем сравнить. Дендрохронология – это не только измерение ширины годичных колец, но и их сопоставление с уже существующими хронологиями. Если вы нашли доску из неизвестного дерева в неизученном регионе, где еще не построена ни одна климатическая шкала, то вы в тупике.
К счастью, такие белые пятна на карте с каждым годом сокращаются. Ученые уже могут сопоставить дуб из Голландии с хронологией, построенной по деревьям из Польши или Дании. А если повезет, в годичных кольцах обнаружится след события Мияке, того самого космического всплеска 774 года, видимого по всему миру. Такая метка превращает даже «плавающую» хронологию в привязанную к реальному времени [2]. На первый взгляд все это выглядит фантастично, но на деле, когда дерево говорит, наука находит способ его услышать и понять. Впереди нас ждут именно истории о том, как звезды сошлись удачно, а ученые смогли поставить точку в спорах, длившихся десятилетиями.
В начале первой главы мы упоминали о том, что итальянские художники эпохи Возрождения предпочитали писать свои работы на деревянных панно. Эту традицию также сохранили их последователи из европейских стран, расположенных севернее: Германии, Франции и Нидерландов. Так, триптих голландского живописца Рогира ван дер Вейдена «Алтарь Мирафлорес» – один из самых ранних и при этом узнаваемых шедевров эпохи Северного Ренессанса – написан именно на деревянных панелях. Работа была создана по заказу кастильского короля Хуана II и затем подарена монархом монастырю Мирафлорес, расположенному в центре первой столицы Кастилии – городе Бургос. Там картина и хранилась на протяжении почти четырех сотен лет без особых происшествий, пока ее не украли французы во времена Наполеоновских войн, прокатившихся по Европе в начале XIX века. В ту пору армия Бонапарта вывезла с Пиренеев огромное количество разных произведений искусства, так что детально проследить дальнейшую судьбу каждого из них было невероятно сложно. Впоследствии это создало благодатную почву для массы сомнений в подлинности вновь обретенных шедевров из испанских коллекций, всплывавших после окончания войны в разных уголках света.
К счастью, «Алтарь Мирафлорес» скитался по свету недолго и, скорее всего, не покидал пределов Европы. Триптих Рогира избежал частных рук, что не могло не обрадовать искусствоведов. Картина обнаружилась не абы где, а в хранилищах Берлинской картинной галереи. Специалисты сразу признали в находке творение периода Северного Возрождения, правда сначала отнесли его к кисти другого известного голландца – Ханса Мемлинга. Впрочем, эта ошибка просуществовала недолго. Главным образом, благодаря сохранившимся записям из монастырских хроник.
В 1843 году, на основании анализа средневековых текстов, авторитетный немецкий живописец и историк искусства Иоганн Давид Пассавант назвал неожиданную находку утраченной работой Рогира ван дер Вейдена. Однако спустя десять лет резко изменил свое мнение. Причиной тому послужила техника исполнения картины, которая показалась Пассаванту непохожей на остальные работы Рогира. Так заключение искусствоведа породило очень живучее заблуждение о том, что «Алтарь Мирафлорес» из Берлинской галереи является всего лишь копией, созданной рукой неизвестного, но очень умелого подражателя в XVI веке.
Более ста лет ученые были уверены в правоте Пассаванта. И на то у них были веские причины. В 1908 году в Гранаде неожиданно объявился близнец «Алтаря», точнее, две его панели: левая и центральная. Правая чуть позже нашлась за океаном – в Нью-Йоркском художественном музее Метрополитен. Все это очень хорошо укладывалось в логику развития исторических событий, сопровождавших французскую экспансию на Пиренеи. Несложно поверить в то, что испанцам все-таки удалось сохранить на территории своей страны большую часть триптиха, уступив захватчикам лишь одну створку.
В пользу этой версии играла и география. Бургос – северный город, в то время как Гранада расположена на юге полуострова. Когда войска Наполеона наступали с севера, защитники Испании отступали, смещаясь на юг страны. И увозили с собой все, что имело финансовую или культурно-историческую ценность. Примерно таким образом «Алтарь Мирафлорес», в числе прочих предметов искусства, мог сменить место своей прописки на испанской земле. Во всяком случае, этот вариант развития событий нельзя было исключать, пока не доказали обратное.
Окончательно разрешить столь непростой вопрос помогли естественные науки. Изобретение инфракрасной рефлексографии серьезно расширило возможности ученых, изучающих произведения изобразительного искусства. Прелесть этого метода в том, что он позволяет заглянуть вглубь картины, не снимая верхние слои краски, и увидеть первоначальные авторские наброски, а также изменения, сделанные художником до полного завершения работы. Так, совсем недавно отечественными специалистами с помощью рефлексографии под верхним слоем картины «Колхозницы» Кузьмы Петрова-Водкина был обнаружен портрет Александра Сергеевича Пушкина, считавшийся утраченным на протяжении долгих 80 лет. Сотрудники Русского музея сделали свое открытие в 2018 году, когда метод был уже хорошо проработан, а техника отточена. История с «Алтарем Мирафлорес», напротив, относится к одному из первых примеров успешного применения нового изобретения.
В 1980-х годах искусствоведы еще раз изучили берлинский триптих. Они сравнили его с другими работами эпохи Северного Возрождения и заметили, что он написан в особой, свойственной технике Рогира манере. На верхнем слое краски отчетливо был виден уникальный стиль работы кистью. Очень типичный для голландца: немного резковатый, с крючковатыми мазками. Результаты нового анализа воодушевляли, ведь это делало выводы Пассаванта в корне неверными. Специалистам захотелось найти дополнительные доказательства своей правоты, тем более технологии это уже позволяли.
Инфракрасная рефлексография показала, что образец из берлинского музея имел очень тщательно прописанный нижний слой. И, судя по всему, неоднократно перерисованный. Это говорило о том, что художник в процессе работы вносил очень много изменений в композицию: подолгу рассматривал свое творение, а затем, недовольный результатом, стирал и заново наносил на панно контуры фигур. Панели из Гранады и Нью-Йорка были написаны по-другому. В них ученые не заметили следов творческих мук автора, сопровождающих рождение любого шедевра. Наброски на панелях были выполнены весьма шаблонно и практически не содержали следов корректировок. Обычно так бывает, когда пишут репродукции. В этом случае продуманный эскиз уже не нужен, ведь готовый образец композиции и так находится у копииста перед глазами [3].
Второй аргумент в копилку сторонников подлинности берлинского триптиха был положен, однако этого было все же мало. Окончательную точку в решении проблемы авторства смогла поставить только дендрохронология. Анализ даты производства дубовых панелей, на которых были написаны образцы из Гранады и музея Метрополитен, четко указал на последние десятилетия XV века. Именно в это время дерево, послужившее материалом для картин, было срублено. Принцип terminus post quem непреложен, и в соответствии с ним было установлено: раз Рогир умер в 1464 году, то к созданию этой работы приложить руку никак не мог. Как же ученым удалось установить, когда срубили дерево? Для ответа на этот вопрос нам нужно немного отвлечься от чарующего мира искусства и вновь заглянуть внутрь ствола дерева.
В первой главе мы заглянули под кору и увидели, как тихо, но неустанно трудятся клетки камбия – невидимые строители древесины. А теперь пришло время взглянуть на результат их стараний. Бурная деятельность камбия в весенний период рождает в дереве целый новый мир поверх старого. Они сильно отличаются друг от друга по фактуре. В центре ствола кроется темное, очень плотное, на первый взгляд безжизненное ядро. Оно сформировалось довольно давно, несколько лет назад. На периферии же можно увидеть светлую, сочную заболонь. Заболонь чувствительна к дождю и засухе, именно в ней рождаются новые годичные кольца. Через нее проходят сосуды, которые переносят воду и питательные вещества от корней к листьям.
Этот процесс жизненно важен для роста и развития дерева. Без достаточного количества воды и питательных веществ оно не сможет нормально функционировать. В отличие от заболони ядро физиологически неактивно, это своего рода завершенный архив информации о состоянии окружающей среды, в которой росло дерево. Как только клетки ядра окончательно перестают проводить воду, оно начинает накапливать в себе фенольные соединения, окрашивающие ядровую часть в темный цвет. Поэтому отличие между старым и молодым слоем древесины отлично видно на глаз. Все это не только придает древесине невероятно красивую текстуру, но и дает специалистам по дендрохронологии массу возможностей.
Если повезет и у дерева сохранилась заболонь, тот самый светлый наружный слой, ученые могут с поразительной точностью назвать год, когда оно было срублено. Для этого даже не понадобится радиоуглеродное датирование. Но удача – далеко не единственное условие. Нужно, чтобы сошлись сразу несколько обстоятельств. Во-первых, как мы уже говорили ранее, у исследователей должна быть готовая хронологическая «библиотека» в виде длинной последовательности годичных колец того же вида дерева, выросшего в том же регионе. Именно с ней они будут сравнивать «штрихкод» изучаемого образца.
Работа дендрохронологов здесь похожа на процесс поимки преступника по отпечаткам пальцев. И криминалистам, и специалистам по датировке, по сути, нужно решить одну и ту же задачу: опознать имеющийся у них материал путем его сравнения с базами данных. Во-вторых, на доске должна остаться хоть небольшая полоска заболони. Без нее невозможно понять, какое кольцо было последним, а значит, нельзя определить, когда дерево перестало расти и стало материалом для картины или скрипки.
И, наконец, не каждое дерево подходит для такой детективной работы. Только так называемые ядровые породы – те, у которых со временем формируется темное, плотное ядро, – оставляют четкую границу между старым и новым. У ивы или тополя такой границы нет, и их кольца почти бесполезны для точной датировки. К счастью для науки, Рогир ван дер Вейден писал свой «Алтарь Мирафлорес» на досках из дуба черешчатого (Quercus robur) – одного из самых надежных «хронистов» природы. Это дерево не только отлично реагирует на климат, но и четко разделяет ядро и заболонь. Так что, когда триптих попал в руки дендрохронологов, дерево уже было готово выдать свою тайну.
Теперь, когда мы понимаем, как устроено дерево, пришло время заглянуть в мастерскую самого времени. Как же ученые превращают темные кольца ядра в точную дату рубки дерева, даже если внешняя часть заболони давно снята топором или пилой? Все дело в том, что свежесрубленное дерево не становится настоящей твердой древесиной мгновенно. Его наружные слои остаются живыми еще несколько лет, прежде чем постепенно превратиться в плотное, темное ядро. У дуба, например, этот переход занимает в среднем около 15 лет. Поэтому если у нас получилось определить возраст самого позднего из темных колец ядра, то мы можем смело прибавить к этому числу полтора десятка лет и получить достаточно точную дату вырубки дерева. Даже если на доске не осталось ни следа заболони – а так чаще всего и бывает, ведь плотники стараются использовать только прочное ядро, – природа все равно оставляет нам подсказку. И ученые знают, как ее использовать.
Опираясь на эту логику, ученые проанализировали годичные кольца на дубовых панелях из берлинской коллекции. Тут специалистов ждал интересный сюрприз. Они нашли совпадение с хронологиями, построенными для дубов, произраставших в Балтийском регионе. Похоже, что материалы, из которых были вырезаны деревянные створки триптиха, привезли в Голландию издалека. А картина, в некотором смысле, успела знатно поколесить по Европе еще до Наполеоновских войн. Во всяком случае в виде заготовок для панелей – уж точно! Относительно возраста образцов из Берлина можно сказать следующее: то самое молодое из колец ядра было датировано дендрохронологами 1406 годом. Помня об особенностях развития тканей дуба, они прибавили к этому результату 15 лет и получили окончательную дату. Получилось, что дерево было срублено около 1421 года, что совсем не противоречит факту из биографии художника – Рогир ван дер Вейден родился в 1399-м [4].
Что же касается имени художника, написавшего репродукцию «Алтаря», то оно нам наверняка не известно. Но у ученых все же есть некоторые соображения по этому поводу. Позднее дендрохронологам удалось установить: панели из музеев Гранады и Нью-Йорка были сделаны из того же дуба, что и серия работ испанского художника Хуана де Фландеса. Согласно архивам монастыря Мирафлорес, де Фландес жил в Бургосе в период с 1492 по 1496 год. За время пребывания в Кастилии он успел написать насколько картин по заказу дочери короля Хуана II Изабеллы. Известная своей набожностью, принцесса вполне могла заказать де Фландесу копию работы Рогира, а затем отвезти ее в одну из своих многочисленных резиденций [5].
В пользу этой версии у искусствоведов есть неплохой аргумент – химическая природа грунтовки. В северных регионах Европы художники эпохи Возрождения пользовались в основном карбонатом кальция для подготовки панелей к росписи, южане же предпочитали сульфаты этого металла. Анализ показал, что автор гранадского образца выбрал именно второй вариант. Вероятно, Хуан де Фландес работал над репродукцией «Алтаря», имея прямой доступ к оригиналу, пока жил при дворе Изабеллы. Но при этом остался верен традициям живописи, распространенным среди творцов испанской школы Ренессанса [6].
Так дендрохронологи не только помогли восстановить историческую справедливость, но и открыли новое, чрезвычайно обширное поле для применения своих знаний. После публикации первых работ по датировке панельной живописи ученые обратили внимание на скрипки, альты, виолончели и гитары. А все потому, что технология производства верхней и нижней дек струнно-смычковых инструментов делает их очень удобными для датирования. Деки для скрипок принято изготавливать из ели (верхнюю) и клена (нижнюю), так как обе породы обладают идеальным сочетанием плотности, гибкости и резонансных свойств.
Так считают скрипичных дел мастера. Дендрохронологи же находят в этой традиции иные плюсы. И тот и другой род деревьев широко распространен в Северном полушарии. Поэтому шанс найти в каталогах подходящую абсолютную хронологию для перекрестной датировки будет выше, чем для другой древесины. Кроме того, мастера стараются выбирать для работы заготовки с идеально ровной структурой – только они дадут чистый резонанс. Для этого древесина не должна иметь сучков или каких-либо других следов деформации годичных колец. Словом, более удобный материал для дендрохронологического анализа и придумать-то сложно (рис. 3).
Рис. 3. Таинство рождения скрипки. А – деку собирают из двух отдельных деревянных деталей с радиальным расположением колец (левая половина деки отвечает за звучание низких нот, правая – за звучание высоких). В центре деки находятся внешние (наиболее молодые) годичные кольца. Б – участок колец для дендрохронологического датирования (тот самый «штрихкод»). Белыми стрелками на рисунке показаны молодые годичные кольца (внешние) с обеих сторон деки скрипки. Датировка этих колец имеет решающее значение для определения возраста инструмента. В – процедура выемки древесины из ствола для сборки деки. Источник: [7].
