Сосна раскрыла тайны «золотой эпохи» Китая

Основываясь на анализе реликтовой древесины и фрагментов ныне живущих сосен, а также опираясь на вычислительные модели, разработанные отечественными специалистами, эксперты подтвердили информацию о том, что увеличение влажности климата в период «золотой эпохи» дало толчок развитию сельского хозяйства и, как следствие, другим сферам общественной жизни.

Причиной расцвета китайской цивилизации около 2,2 тыс. лет назад могли стать климатические условия. А именно — устойчивый период режима повышенной увлажнённости, которая в то время была на 15–35% выше, чем сейчас. К такому выводу пришли специалисты из России, Китая, Германии и еще ряда европейских стран. Однако в основу исследования положена вычислительная модель, созданная российскими учеными.

Эта методика получила название «модель Ваганова — Шашкина». Она позволяет проанализировать, как климатические факторы (температура, осадки и освещённость) в разные исторические периоды влияют на рост деревьев. Модель широко применяют для реконструкции климата прошлого.

В этот раз учёные рассмотрели период правления в Китае династий Цинь и Западная Хань.

«Исследования проводили по инициативе китайской стороны. Правление двух династий длилось около 270 лет. Это было время наиболее значительного подъёма и процветания китайской цивилизации», — рассказал один из участников проекта, директор Института фундаментальной биологии и биотехнологии Сибирского федерального университета Владимир Шишов.

Династия Цинь (259–206 гг. до н.э.) смогла прекратить междоусобные войны и объединить внутренний Китай в единую империю. Императором стал Цинь Шихуанди, известный армией более чем из 8 тыс. терракотовых скульптур солдат, которые были помещены вместе с ним в гробницу. Он создал мощную централизованную империю, инициировал строительство Великой китайской стены, каналов и ряда других крупных инфраструктурных проектов.

Период династии Западная Хань (206-й год до н.э. — 9-й год н.э.) – это время развития Великого Шелкового пути, подъёма сельского хозяйства, техники, науки и искусства.

«Мы изучали образцы китайской сосны — как живых деревьев, так и наполовину ископаемой древесины, которая сохранилась в грунте, а также в виде различных культурных артефактов. Китайские специалисты собрали большой массив данных в окрестностях города Сиань, который был столицей империй Цинь и Западная Хань. Дальше специалисты измеряли ширину годичных колец и провели изотопный анализ древесины. Данные закладывали в вычислительную модель Ваганова — Шашкина», — сообщил Владимир Шишов.

Учёные применяли известный метод радиоуглеродного датирования путём измерения соотношения радиоактивного изотопа углерода 14C к его стабильному аналогу 13C. Также задействовали другие более специфические способы исследования древесины.

Как сообщил Владимир Шишов, низкое содержания изотопов углерода 13С и кислорода 18О в древесине в прошлом могут указывать на существенное увлажнение территории империй по сравнению с современным периодом, например, за счет сильных муссонных дождей на рубеже нашей эры. Более того, анализ ширины годичных колец и изотопа углерода 13С показал, что древний климат был ещё и более стабильным в сравнении с современным.

Вместе с тем изотопы углерода помогают выявить периоды засухи. Так, при недостатке воды деревья закрывают устьица — отверстия во внешнем слое клеток, через которые происходит газообмен с окружающей средой. Это приводит к изменению соотношения изотопов углерода 13С и 12С в тканях растений.

«Основное уравнение модели Ваганова — Шашкина описывает скорость роста деревьев как математическую функцию, которая зависит от температуры, влажности почвы и солнечной освещённости. Они влияют на процессы формирования клеток древесины, которые, в свою очередь, определяют ширину годичных колец. При этом увеличение массы растений ограничивается наиболее дефицитным ресурсом. Например, если температура оптимальна, но влажность почвы низкая, замедление роста будет определяться именно недостатком воды», — отметил Владимир Шишов.

Анализ полученных данных и вычислительные эксперименты показали, что для климата древнего Китая в период правления династий Цинь и Хань была характерна стабильно высокая увлажнённость, и это обстоятельство благоприятно отразилось на продуктивности древесных растений и сельскохозяйственных культур. В этот период годовое количество осадков, к примеру, было на 16–34 % выше современных инструментальных наблюдений за период 1951–2015 годов.

Это привело к значительному увеличению земель, которые пригодны для сельского хозяйства. Так, на север и северо-запад они расширились, на 60–100 км, а в некоторых случаях — даже на 200 км, рассказал учёный. В свою очередь, развитие аграрной сферы, производства продуктов питания и других сельскохозяйственных материалов способствовало увеличению населения и развитию экономических отношений.

Модель Ваганова — Шашкина эффективна не только для анализа климата прошлого, но и для перспективных исследований. Например, этот инструмент поможет прогнозировать состояние лесов в условиях современного и глобального потепления. Это даст возможность заранее понимать последствия таких изменений и принимать меры, например, для ведения устойчивого лесопользования.

Первыми рассказали «Известия»