Drzewo, podobnie jak człowiek, zmienia się każdego dnia, a środowisko, w którym wzrasta, ma wpływ na jego rozwój i przyszłość…

Kształtowane co roku przyrosty (słoje) pozwalają nie tylko określić wiek drzew po wielu latach, czasem setkach, a nawet i tysiącach lat, lecz także, jak pokazują badania dendrochronologiczne oraz analizy własności fizykochemicznych rocznych przyrostów drzew, możemy odtwarzać zmiany środowiska, w którym drzewo rosło, również setki czy tysiące lat temu, z roczną rozdzielczością. Pojedynczy przyrost stanowi unikalne archiwum tego, co działo się w danym roku, w którym kształtował się słój – jak zmieniały się usłonecznienie, temperatura, wilgotność powietrza, opady, prędkość i kierunek wiatru, ale też czy w danym roku wystąpiły jakieś zjawiska ekstremalne, np. susza, powódź czy pożar, czy występowały lawiny lub osunięcia ziemi. Również efekt antropogeniczny, związany z rozwojem przemysłu, transportu, pożarami, emisją gazów cieplarnianych czy zanieczyszczeń powietrza, wody, gleby, zapisywane są w rocznych przyrostach drzew i to zarówno w korzeniach, jak w pniach i gałęziach.

Już na początku XV wieku Leonardo da Vinci zauważył, że istnieje związek pomiędzy szerokością rocznych przyrostów drzew i opadami. Jednak dopiero w 1904 r. Douglass rozpoczął systematyczne badanie szerokości słoi, budując pierwsze chronologie.

Traktując roczne przyrosty drzew jako archiwa danych o zmianach środowiska, w którym wzrastało drzewo, uczeni różnych dziedzin próbowali znaleźć odpowiedź, w jaki sposób drzewo reaguje na zmiany klimatu i działalność człowieka. Pomiary szerokości rocznych przyrostów, przeprowadzane w różnych laboratoriach, potwierdzały, że metoda dendrochronologiczna nie wystarcza do rekonstrukcji zmian zachodzących w środowisku, gdy mamy do czynienia ze złożonym kompleksem czynników wpływających na wzrost drzew. W takich sytuacjach pomocna jest znajomość innych mierzalnych wielkości, jakimi są zmiany izotopów stabilnych w poszczególnych słojach. Izotopy są to odmiany tego samego pierwiastka chemicznego, różniące się liczbą neutronów w jądrze, a więc – masą atomową. Model zaproponowany przez Farquhara opisuje zmianę początkowego składu izotopowego CO₂ pobieranego przez liście drzew z atmosfery i poddawanego frakcjonowaniu podczas wielu reakcji towarzyszących fotosyntezie.

W wielu laboratoriach izotopowych na świecie do analizy składu izotopów stabilnych metodą spektrometrii mas wykorzystuje się obecnie alfa–celulozę, składnik drewna ekstrahowany najczęściej z rocznych przyrostów sosny. Moje badania prowadzone w Zakładzie Zastosowań Radioizotopów Instytutu Fizyki Politechniki Śląskiej i pomiar składu izotopów stabilnych w różnych składnikach drewna mają nowatorski charakter, uzupełniający w stosunku do badań prowadzonych w różnych laboratoriach na całym świecie. Badania finansowane są w ramach wielu projektów krajowych i międzynarodowych i stanowią temat dyskusji naukowych, znajdując zastosowanie w interpretacjach klimatycznych, jak również w oszacowaniu składowej emisyjnej dwutlenku węgla do atmosfery. Wyniki eksperymentów potwierdzają słuszność postawionej hipotezy, że również w składzie izotopowym węgla glukozy zapis zmian klimatu oraz efektu antropogenicznego jest widoczny.

Dziękuję Bogu i ludziom za każdy dar, który jest zadaniem i każde zadanie, które jest darem.

Dr inż. Barbara Sensuła, Politechnika Śląska, Instytutu Fizyki – Centrum Naukowo-Dydaktyczne. Laureatka wyróżnienia w konkursie
„Skomplikowane i proste” 2005.