Tytuł artykułu
Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
Stosunki izotopowe węgla i wodoru w celulozie drewna dębu jako zapis paleoklimatu Polski południowej w ostatnim tysiącleciu
Języki publikacji
Abstrakty
Stable isotopes ratios (delta13C and deltaD) were investigated in late wood from annual growth rings of subfossil oaks as well as those actually growing in water habitats of the Vistula floodplain in the neighbourhood of Cracow. On the basis of these analyses isotopic time series of delta13C and deltaD for the last millennium have been compiled. The research has demonstrated that the observed delta13C changes are related to those of the amounts of rainfall in the months May-July, what can give possibilities of rainfall level reconstruction in the past. Correlation of deltaD with temperature has been observed only for the years with rainfall exceeding the average, but no clear relationships between deltaD and climatic conditions has been detected. The elaborated delta13C curve does not exhibit the depression related to human industrial activity in the 19th and 20th centuries.
Przedmiotem pracy było określenie stosunków izotopów stabilnych (C i H) w celulozie pochodzącej z drewna późnego przyrostów rocznych południowopolskich dębów z ostatniego tysiąclecia. Drewno późne po rozdrobnieniu podlegało dalszej preparatyce, polegającej na stopniowym pozbywaniu się składników grupowych drewna, bez naruszania struktury celulozy i bez wymiany izotopowej z używanymi odczynnikami. Ostatnim etapem preparatyki izotopowej węgla i wodoru było uzyskanie nitrocelulozy poddawanej następnie wielostopniowemu spalaniu. Otrzymane gazy rozdzielano kriogenicznie w próżni, a wodę uzyskaną z nitrocelulozy redukowano ilościowo na cynku. Wynikiem preparatyk izotopowych były czysty dwutlenek węgla i czysty wodór, analizowane na spektrometrach mas. Kalibrację uzyskanych delta13C i deltaD z klimatem przeprowadzono na podstawie pomiarów z okresu 1850-1970. Porównanie uzyskanych wyników delta13C z wartościami temperatury i opadów pokazały, że brak jest wyraźnej zależności pomiędzy badanymi wartościami z poszczególnych miesięcy okresu wegetacyjnego. Mając na uwadze szereg współczesnych obserwacji innych zespołów badawczych, mówiących, że krótkookresowe fluktuacje izotopowe są słabo skorelowane z klimatem oraz że użycie całej strefy drewna późnego nie gwarantuje określenia stosunków izotopowych odpowiadających warunkom "energetycznym" środowiska w czasie jej tworzenia, przeprowadzono modyfikację porównywanych wielkości (delta13C i danych meteorologicznych) stosując średnią kroczącą liczoną dla okresu 5 letniego. Analiza regresji liniowej pokazała, że otrzymana uśredniona sekwencja delta13C wykazuje znaczącą korelację ze średnią sumą opadów miesięcy maj - lipiec. Korelacja ta jest wyraźnie zaznaczona w obu analizowanych pniach z wyjątkiem okresu po 1958 r. Wartości z tego okresu czasu wyraźnie odbiegają od pozostałych, a przyczyn tej zmiany należy zapewne upatrywać we wpływie uruchomionej w latach 50-tych huty Lenina, usytuowanej w odległości około 20 km na E od badanego obszaru, stanowiącej poważnego producenta zanieczyszczeń. Zaobserwowany związek wysokości opadów miesięcy maj - lipiec z delta13C w latach 1850-1950 pokazuje, że wzrostowi opadów o około 30 mm odpowiada spadek delta13C o wartość 1prom. Mając na uwadze ustalenia BEDNARZA i PTAKA (1990) wykazujące zależność przyrostów rocznych dębów od opadów w okresie maj - lipiec, sprawdzono korelację delta13C od temperatury w zależności od ilości opadów w danym roku. W tym celu cały zbiór został rozdzielony na 2 części, a granicę podziału stanowiła średnia suma opadów w analizowanym okresie, tj. 269 mm. Okazało się, że w tych latach gdzie opady były wyższe od średniej zachodzi korelacja pomiędzy delta13C a temperaturą lipca - sierpnia (R2 = 0.54), natomiast brak jest tej zależności w latach, w których średni opad jest niższy od przeciętnej (R2 < 0.1). Zidentyfikowana zależność wyjaśniająca związek temperatury i opadów z delta13C w drewnie późnym dębów z okolic Krakowa pokazuje, że rekonstrukcja temperatury na podstawie badań izotopowych celulozy z drewna późnego jest bardziej skomplikowana, niż zakładano. Bardziej dyskusyjnie przedstawia się związek deltaD z klimatem, gdyż nie stwierdzono korelacji między deltaD a temperaturą i opadami. Jednakże analiza zależności deltaD i delta13C w badanych pniach dębów pokazała, że zmienność deltaD może być zależna od osobniczych uwarunkowań wzrostu i/lub tempa procesów fizjologicznych. Krzywa delta13C w ostatnim tysiącleciu wykazuje fluktuacje wokół wartości średniej - 24,89 prom. Po znacznym spadku na początku tysiąclecia wzrasta ona do około 1120 AD, potem notowany jest spadek krzywej o około 3,5 prom., trwający do około 1230 AD, odpowiadający wzrostowi opadów. Od tego momentu notowany jest sukcesywny wzrost delta13C trwający do początku XIV w. Między wiekiem XIV a początkiem wieku XVII występuje plateau z lokalnymi minimami około 1350, 1460 i 1570 AD. Od około 1630 do 1730 AD notowany jest spadek, a potem wzrost krzywej trwający do około 1750 AD. Wyraźnie zaznaczony okres wartości minimalnych, porównywalnych z tymi z początku XIII wieku notowany jest w 2 pierwszych dekadach XIX w. Przebieg omawianej krzywej wykazuje bardzo dużą zbieżność do krzywej delta13C opublikowanej przez LOPPA i TRIMBORNA (1991), a sporządzonej dla drewna późnego jodły z Schwarzwaldu. W południowopolskiej krzywej delta13C zwraca uwagę brak antropogenicznej depresji w wartościach delta13C, obejmującej okres od połowy XIX wieku do dzisiaj (podobnie jak w krzywej delta13C zestawionej dla dębów z SW Finlandii). Krzywa deltaD z ostatniego tysiąclecia wykazuje długookresowe fluktuacje wokół wartości średniej - 65,53 prom. Okresy z minimalnymi wartościami przypadają na początek tysiąclecia, pierwszą połowę XIII w., XV w., oraz przełom XVII i XVIII w. Krzywa ta nie wykazuje jednak zbieżności z krzywą południowoniemiecką deltaD, a jej klimatyczna interpretacja jest niejednoznaczna. Przeprowadzone badania potwierdzają ostatnie obserwacje z innych regionów, mówiące o tym, że siedliska wilgotne dają mniejsze możliwości rekonstrukcji paleoklimatycznych niż stanowiska suche. Zmienność stosunków izotopowych w poszczególnych drzewach wskazuje na celowość zmiany strategii opróbowania, polegającej na wykorzystaniu kilku jednowiekowych drzew. Niemożność dokładnej separacji części drewna późnego przyrostu rocznego rejestrującego stosunki izotopowe lata wskazuje, że ekonomicznie uzasadnione jest badanie prób obejmujących bloki słojów po 5-10 sztuk z kilku drzew i posługiwanie się wartościami uśrednionymi, podobnie jak w klasycznej dendroklimatologii.
Słowa kluczowe
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
135--150
Opis fizyczny
Bibliogr. 52 poz., wykr.
Twórcy
autor
autor
autor
autor
- Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, University of Mining and Metallurfy, al. Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, mkrapiec@geol.agh.edu.pl
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-AGHM-0018-0030
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.