氣溫下降時，即使是頑強的樹木也會面臨生長挑戰。 樹木在生長期需要一定數量的溫暖天數才能正常生長。 如果沒有足夠的溫暖，新長出的樹木細胞壁就無法正常木質化，從而形成”藍環”，在對木材樣本進行染色時就會顯現出來。木本植物莖上的藍色生長環表明，由於夏季過於寒冷，細胞無法正常木質化。

1902年在挪威北部一棵樹上形成的藍環。 圖片來源：Pawel Matulewski 和Liliana Siekacz 提供。

由於樹木和灌木可以存活數百年，這些藍色年輪為過去寒冷的夏季提供了寶貴的記錄。 透過研究挪威北部的松樹和杜松灌木，科學家發現了1902年和1877年兩個異常寒冷的夏天，這很可能與馬提尼克島佩萊山和厄瓜多爾科托帕希火山爆發有關。

波蘭亞當-密茨凱維支大學的Agata Buchwal 博士是《植物科學前沿》 期刊上這篇文章的第一作者。他介紹說：” 總的來說，我們在喬木中發現的藍色年輪要多於灌木。灌木似乎比喬木更適應降溫事件，這可能是灌木分佈在更北地區的原因。這也是我喜歡研究灌木叢的原因，它們似乎是北方真正的英雄。

科學家在挪威北部伊什科拉斯山高處的林木線上採集了25棵蘇格蘭松樹的樹芯樣本和54棵普通杜松灌木的莖基圓盤樣本。 研究團隊對這些樣本進行了截面處理和染色，然後在顯微鏡下拍照，以便測量生長環的寬度和交叉日期，並識別藍環。

Buchwal 指出：”藍環研究比傳統的樹木年代學研究需要更長的時間。我們很高興能與敬業、高素質的實驗室技術人員合作。 只有我們共同努力，才能利用顯微鏡載玻片高分辨率地探索藍環世界！

整體而言，只有2.1%的松樹年輪和1.3%的杜松灌木年輪是藍色的；尚未正常木質化的細胞主要出現在生長年輪的末端，即晚材中。 藍色年輪最常出現在1902 年- 96% 的松樹和68% 的杜松灌木，其次是1877 年- 84% 的松樹和36% 的杜松灌木。 松樹似乎比杜松灌木更容易形成藍環，這可能使它們成為寒冷夏季更敏感的指標。

文章的第二作者、亞當-密茨凱維奇大學的Pawel Matulewski 博士解釋說：「就北方地區的松樹而言，藍環有可能削弱松樹，使其更容易受到機械損傷或疾病的影響。如果這種現象持續數年，就會阻礙樹木在接下來幾年的恢復。

將這些數據與當地的氣象記錄進行比較後發現，1902 年和1877 年的夏季氣溫非常低。 在1902 年，有記錄以來最冷的6 月推遲了生長季節，因此這一年中足夠溫暖以利於樹木生長的總天數較少。 這就可以解釋為什麼1902 年早材幾乎正常形成，但晚材卻沒有，形成了許多藍色的晚材細胞：生長季節太短，所以晚材沒有時間正常發育。

比较这两次降温事件–1902 年的降温事件发生在 6 月，通常是生长季开始的时候，而 1877 年的降温事件发生在 8 月–表明甚至有可能区分不同时间的降温。 较晚的降温事件可能会导致细胞壁木质化程度更高，形成”较少蓝色”的环。

其他研究將藍色光環與全球氣候事件連結在一起，例如大面積火山爆發後的降溫。 1902 年6 月的寒冷可能與5 月佩雷火山爆發有關。 同樣，科托帕希火山6 月下旬的噴發與1877 年寒冷的8 月相吻合–但沒有其他報告顯示挪威北部在這次噴發後出現了相關的降溫。 這個藍環也可能是由於另一個尚未確定的因素造成的。

透過觀察其他藍環，科學家發現了更多潛在的寒冷夏季–但天氣似乎不那麼寒冷，而且一些溫度數據缺失，因此無法進行分析。 科學家也提醒說，樹木間的溫度可能與伊什科拉斯山氣象站記錄的溫度不同：未來的研究需要現場氣象資料。

Buchwal說：”我們希望激勵其他研究小組在他們的材料中尋找藍環。如果能建立一個基於喬木和灌木的藍環網絡，重建長時間尺度的北方樹線降溫事件，那將是一件非常棒的事情。

編譯自/ ScitechDaily