O nome dendrocronologia indica uma relação muito próxima entre as árvores e o tempo. A palavra deriva do grego “dendron” – árvore, “crono” – tempo, e “logos” – conhecimento, e se refere a uma disciplina científica equipada com um conjunto de princípios, técnicas e métodos que permitem datar os anéis de crescimento anuais, extrair, separar e interpretar as informações que eles contêm sobre os diferentes fatores que influenciaram seu crescimento.
O objetivo principal é estabelecer cronologias ou séries principais (séries médias). Para fazer isso, é necessário, primeiro, identificar e datar os anéis atribuindo a cada um deles o ano exato do calendário em que se formaram. As séries dendrocronológicas possibilitam a pesquisa em inúmeros campos da ciência, uma vez que constituem um registro do tempo e um arquivo dos eventos passados. Portanto, também são muito úteis para datar eventos que tenham afetado as árvores (perturbações), datar objetos e construções de madeira.
As árvores registram a passagem do tempo
Características únicas das árvores
As árvores são plantas perenes com uma grande quantidade de madeira e são os organismos mais grandes e longevos. Alguns exemplares medem mais de 100 metros de altura. Além disso, foi comprovado, contando seus anéis, que algumas árvores podem viver até 9.550 anos, como é o caso do Abeto-falso na Suécia.
Na Espanha, as árvores vivas mais antigas encontradas são indivíduos de Pinus nigra com cerca de 1.000 anos (em Andalucía) e de Pinus uncinata com mais de 800 anos (nos Pirineus). A longa vida das árvores e suas grandes dimensões devem-se ao crescimento contínuo sobre as estruturas já formadas e ao fato de que os materiais de construção, como a celulose e a lignina, são muito resistentes à decomposição. Além disso, são organismos imóveis e passam toda a vida onde nascem, registrando os eventos que possam ter afetado seus processos de crescimento.
O crescimento das árvores
O crescimento das árvores, como o de todos os organismos, é um processo biológico que envolve o aumento de tamanho ao longo do tempo. O crescimento ocorre devido à formação, diferenciação e expansão de novas células que formam tecidos e órgãos. O aumento é o aumento de tamanho em um período de tempo devido ao crescimento. O crescimento das árvores e das plantas lenhosas em geral ocorre devido à atividade dos meristemas primários e secundários, que são tecidos compostos por células não diferenciadas capazes de se dividir e gerar novas células.
Os meristemas primários são responsáveis pelo crescimento em altura, e os meristemas secundários são responsáveis pelo crescimento em espessura. O meristema secundário que leva ao crescimento em espessura, através da acumulação de madeira, é chamado câmbio. Trata-se de uma fina camada de células que envolve a árvore abaixo da casca do tronco, dos galhos e das raízes. Sua atividade resulta na formação de camadas sucessivas de xilema (madeira) na parte interna e de floema na parte externa, que, com o tempo, se tornará parte da casca.
A formação dos anéis: o registro anual do tempo
No entanto, o crescimento das árvores, como qualquer processo de crescimento, não é contínuo e para em algum momento devido a limitações impostas por fatores internos e/ou externos, resultando na formação dos anéis. Em muitas regiões do planeta com uma sazonalidade climática acentuada, as árvores interrompem o crescimento durante períodos desfavoráveis e retomam quando as condições climáticas voltam a ser favoráveis. Esse padrão anual de atividade e repouso é marcado na estrutura da madeira na forma de camadas anuais concêntricas que, em um corte transversal, aparecem como anéis.
Na formação do anel anual, a produção de novas células de xilema (madeira) é rápida no início, diminui à medida que o verão avança e, finalmente, para quando as temperaturas voltam a cair. Essas diferenças na velocidade de formação das células também se refletem nas características da madeira dos anéis. Portanto, devido às variações na taxa de formação de um anel, as células que compõem a madeira do anel inicial são diferentes das células da madeira do anel final, razão pela qual muitas espécies de árvores costumam apresentar duas bandas distintas em seu anel anual.
Tipos de anéis: anatomia da madeira
Nas coníferas ou gimnospermas (pinheiros, abetos, etc.), a madeira do anel inicial é mais clara e composta por células (traqueídeos) maiores com paredes celulares finas. Por outro lado, a madeira do anel final é mais escura e formada por células menores com paredes celulares mais espessas. Nessas espécies, praticamente toda a madeira (95%) é composta por traqueídeos, mas as diferenças de tamanho e coloração entre a madeira do anel final e a do anel inicial seguinte permitem a identificação e a datação dos anéis.
A estrutura do anel nas angiospermas, árvores de folhas largas, é mais complexa, uma vez que a diversidade de células que compõem a madeira é maior do que nas coníferas. Podem ser distinguir três grandes grupos:
- Primeiro, as espécies com porosidade anular, como carvalhos e castanheiras, cuja madeira inicial se diferencia da madeira final devido aos grandes vasos condutores que se formam no início do período de crescimento.
- Segundo, as espécies com porosidade semidifusa, como a faia, onde o tamanho dos vasos diminui progressivamente.
- E terceiro, as espécies com porosidade difusa, como o choupo, cujos vasos têm diâmetros muito semelhantes ao longo de todo o anel. Em todos os casos, os anéis anuais são distintos devido às diferenças entre a madeira inicial e a madeira final em alguns casos, ou devido à formação de células diferentes no final do anel, que são distintas e marcam o término do anel.
O ritmo de crescimento: regiões temperadas, tropicais e mediterrâneas
Nas regiões temperadas e frias, o período de crescimento é claramente definido devido à grande variação anual de temperatura. Nessas regiões, o período de crescimento é curto e geralmente se estende do final da primavera até o final do verão ou início do outono. Como resultado, os anéis anuais não são muito largos, e as diferenças de espessura entre os anéis também não são significativas.
Nas regiões tropicais, a variação anual de temperatura é fraca, e o clima ameno permite, em geral, um crescimento contínuo ao longo do ano. Como consequência, a maioria das espécies não forma anéis anuais bem definidos. Somente aquelas espécies que crescem sob condições ambientais com flutuações sazonais persistentes apresentam anéis anuais claros.
Nas regiões de clima mediterrâneo, como a nossa, que estão situadas entre as zonas temperadas e os desertos subtropicais, encontramos espécies de origem temperada e boreal, como muitas coníferas (pinheiro-bravo, pinheiro-negro, abeto, etc.) e árvores de folhas caducas (carvalhos, faias, freixos, olmos, etc.), bem como espécies de origem subtropical ou tropical.
Algumas dessas espécies, consideradas tipicamente mediterrâneas, incluem o carvalho-cerquinho e o pinheiro-manso. Todas essas espécies se alternam na paisagem de acordo com os acentuados gradientes climáticos existentes, tanto em termos de altitude como de latitude.
Nas condições climáticas típicas do Mediterrâneo, o crescimento das árvores é limitado pelas baixas temperaturas do inverno e pela escassez de água no verão. Assim, a primavera e o outono costumam ser as épocas mais favoráveis para o crescimento. Essa sazonalidade determina um ritmo bimodal na atividade do câmbio, que se reflete na estrutura dos anéis de crescimento, mostrando bandas intraanuais (falsos anéis), o que dificulta a identificação e a datação dos anéis anuais.
Além disso, como as temperaturas são elevadas durante muitos meses, o período de crescimento pode ser muito longo e, se as precipitações forem abundantes e bem distribuídas ao longo do ano, os anéis podem ser largos. No entanto, devido à alta variabilidade climática inter e intraanual, também ocorrem grandes diferenças na espessura dos anéis. Especificamente, se as precipitações forem escassas ou mal distribuídas ao longo do ano, os anéis serão mais estreitos.
A sensibilidade do crescimento aos fatores ambientais
Em qualquer situação, a atividade do câmbio é altamente sensível aos fatores ambientais, e essa sensibilidade se reflete nas características dos anéis formados. Portanto, a variabilidade climática, a composição atmosférica, as características físicas e químicas do solo, etc., alteram a taxa de formação de novas células, seu número, tamanho e o material utilizado para construí-las, o que, por sua vez, determina as características físicas (espessura e densidade) e químicas (isótopos, metais pesados, etc.) dos anéis.
Todas essas características podem ser quantificadas anual e sazonalmente, separando a madeira tardia da madeira inicial, anel por anel, e construindo séries temporais de várias variáveis: séries de espessura, densidade, isótopos, metais pesados, etc., dependendo dos objetivos da pesquisa.
Além disso, o efeito de outros fatores pode ser registrado de diferentes maneiras nos anéis. Se a árvore ou o câmbio sofre alguma lesão causada pelo fogo, animais, intervenção humana, impactos de pedras e rochas, neve, etc., o evento é registrado na forma de uma cicatriz que marca o anel do ano correspondente (Shigo, 1983). Todas essas marcas, devidamente datadas e replicadas, constituem uma cronologia, cujo padrão temporal depende da frequência com que um evento específico ocorre.
Existem também fatores que podem causar uma inclinação do tronco da árvore, como processos de deslizamento de solo, avalanches de neve, etc. A reação da árvore é retomar sua verticalidade e, para isso, forma a chamada madeira de reação, que difere da madeira dos anéis normais. Nas angiospermas, a madeira de reação se forma no lado do tronco em que a força que causa a inclinação atua e é chamada de tensão. Nas gimnospermas, ela se forma no lado oposto da força e é chamada de compressão.
Os fatores podem variar de diferentes maneiras ao longo do tempo e afetar as árvores de maneira diferente, variando de um local para outro. Alguns fatores variam lentamente ao longo do tempo, enquanto outros podem variar rapidamente e se repetir muitas ou poucas vezes. Além disso, alguns fatores podem afetar de maneira semelhante e simultânea muitas árvores, enquanto outros podem afetar apenas uma árvore ou algumas poucas.
Veja também: Dendrologia: estudando o passado através das árvores
Os fatores limitantes também uniformizam
Dentre todos os fatores, o clima é comum a todas as árvores de uma determinada região. A variabilidade climática interanual e intraanual afetará todas as árvores de forma semelhante, refletindo-se de maneira parecida nos anéis formados em um ano específico por todas as árvores da região. Essa semelhança entre as árvores é mais evidente quando as condições climáticas se tornam particularmente limitantes para o crescimento.
Por exemplo, se a disponibilidade de água é o fator mais limitante para o crescimento em um determinado ano devido à escassez de chuvas, todas as árvores da região afetada experimentarão um menor crescimento devido à falta de água. Isso ocorre com frequência em regiões de clima mediterrâneo e também em regiões semiáridas. Além disso, os anéis formados serão ainda mais estreitos nas árvores que crescem em solos rasos ou com pouca capacidade de retenção de água, como em solos arenosos.
Por outro lado, em regiões frias, como as boreais ou de alta montanha, as baixas temperaturas nos meses de verão costumam ser o fator mais limitante. Em nosso contexto geográfico, que é mediterrâneo e apresenta marcantes gradientes e diferenças climáticas devido ao relevo, quase todas essas situações podem ser observadas.
A impressão do clima e a assinatura do tempo
O clima é o fator ecológico mais importante. A variabilidade climática anual deixa uma marca clara em sua história nos anéis das árvores, afetando, por exemplo, sua espessura relativa. Quando o clima é muito limitante para o crescimento, os anéis formados naquele ano serão estreitos na maioria das árvores da região, tornando-se um ano característico. Devido à estreita relação entre o crescimento e o clima, as séries de anéis anuais formados pelas árvores que crescem em condições climáticas semelhantes apresentam uma sincronia, e seu padrão de variação temporal na espessura é muito semelhante. Esse padrão ou sequência de anéis característicos (estreitos) é próprio de um período específico: é a impressão do clima, que é reconhecível, apesar de ser gravada sobre as marcas de outros fatores que também afetaram o crescimento. Além disso, essa assinatura climática é a assinatura do tempo, pois é altamente improvável que um determinado padrão temporal se repita exatamente da mesma forma em outro período.
Aplicações da dendrocronologia
A dendrocronologia possui aplicações em diversos campos da ciência, uma vez que, como mencionado anteriormente, os anéis de crescimento contêm informações sobre muitos fatores. Essas informações podem ser recuperadas e, quando devidamente analisadas, permitem o estudo e a análise de processos ecológicos, geomorfológicos, climatológicos, arqueológicos, entre outros, ao longo dos dois eixos de variação: espaço e tempo.
Climatologia e paleoclimatologia: os sinais climáticos registrados nos anéis de crescimento podem ser usados para reconstruir o clima do passado em períodos para os quais não há registros meteorológicos disponíveis. Especificamente, é possível reconstruir as variáveis climáticas que mais limitaram o crescimento das árvores e, portanto, tiveram uma influência significativa na formação dos anéis anuais de crescimento, que registram esse sinal. Nesse tipo de estudo, são utilizadas cronologias mestras compostas por um grande número de séries de muitas árvores, maximizando assim o sinal climático comum. As reconstruções climáticas são de grande utilidade, uma vez que permitem analisar a evolução do clima no passado, seus extremos e variações.
Ecologia: a dendrocronologia é uma ferramenta útil para estudar processos que ocorrem em escalas de tempo mais longas, como a sucessão ecológica. Os anéis permitem datar o ano de germinação e morte das árvores, que são dois processos-chave na dinâmica das populações. A análise das séries anuais de crescimento possibilita a determinação do regime de perturbações que afetou a floresta, bem como a análise dos processos de competição e do efeito do clima. Na geologia, os anéis das árvores podem registrar os efeitos de terremotos, erupções vulcânicas, deslizamentos de terra, quedas de rochas, avalanches de neve, inundações, avanço e recuo de glaciares, entre outros. Todos esses fenômenos podem ser datados graças aos sinais registrados nos anéis de crescimento da madeira, o que possibilita a determinação da frequência com que tais eventos ocorrem ao longo do tempo, a área afetada por esses fenômenos e, às vezes, sua intensidade.
Criminologia: a datação precisa da madeira de quadros e esculturas tem permitido, em alguns casos, detectar falsificações. Em outras situações, marcas deixadas nas árvores ou objetos fixados nelas podem ser datados e confrontados com as declarações de proprietários envolvidos em litígios. A extração ilegal de árvores, sua morte ou enfraquecimento devido à poluição atmosférica, hídrica ou do solo, ou devido à captação de água, pode ser datada com precisão, estabelecendo a data (ano ou estação) do delito.
Dendroarqueologia: o principal objetivo é a datação absoluta de construções e objetos arqueológicos. A datação absoluta de objetos históricos e arqueológicos feitos de madeira foi uma das primeiras aplicações da dendrocronologia, após o estabelecimento de uma cronologia-mestra de referência local ou regional. A cronologia-mestra é construída a partir de árvores vivas. A interdatação ou datação cruzada de séries de anéis permite validar as datas individuais das amostras arqueológicas. A partir daí, é possível datar séries de anéis de amostras de madeira antiga, desde que haja uma sobreposição temporal dessas sequências com a cronologia de referência e uma boa sincronização nos padrões de variação temporal dos anéis. Dessa forma, a cronologia de referência também é estendida no tempo. As cronologias permitem, por um lado, a datação de novas séries (flutuantes) e o estudo das informações climáticas e ambientais registradas nos anéis de crescimento.
Os requisitos para realizar datações corretas em dendroarqueologia são:
1 – Ter cronologias-mestras de árvores vivas longas;
2 – Que os anéis apresentem um sinal climático comum;
3 – Que as amostras arqueológicas tenham uma sequência de anéis suficientemente longa para ser datada.
A maior contribuição da dendrocronologia para a arqueologia é o estabelecimento de longas cronologias de anéis de crescimento de diferentes espécies (Quercus spp., Pinus spp., etc.) em várias regiões. Essas cronologias têm um valor duplo, pois possibilitam a datação de objetos e construções arqueológicas e servem como padrão de referência para a calibração das datações feitas com carbono-14 (radiocarbono). Essas cronologias foram construídas a partir de árvores vivas de longa vida, às quais séries de anéis obtidas de madeira antiga e subfósseis foram adicionadas após garantir a perfeita correspondência para os períodos de tempo comuns de sobreposição.
As cronologias longas de anéis de crescimento fornecem um registro único com resolução anual de anos calendário, o que possibilita comparação e calibração das datas radiocarbônicas.
Em resumo, as árvores e, por extensão, a madeira, funcionam como arquivos de informações climáticas e ambientais com resolução anual e sazonal. Os registros que eles contêm são de alta qualidade, mantendo a mesma resolução no passado. Além disso, esses registros são altamente replicáveis e estão distribuídos por grande parte da Terra, o que permite a captação da variabilidade espacial das informações temporais que armazenam.
