वृक्षकालनिर्णयशास्त्र

वृक्षकालनिर्णयशास्त्र : (डेंड्रोक्रोनॉलॉजी). झाडातील किंवा लाकडावरील वृद्धिवलयांच्या रुंदीतील वार्षिक फेरबदलाच्या तुलनात्मक अभ्यासावरुन ऐतिहासिक किंवा पर्यावरणविषयक घटनांचा काल निश्चित करण्याचे शास्त्र. याला काष्ठकालनिर्णयशास्त्र असेही म्हणतात. झाडाच्या आडव्या छेदाच्या पृष्ठभागावर दिसणारी वलये ही सालीच्या आतील बाजूस असणाऱ्या ⇨ऊतककराच्या  कोशिकांच्या (पेशींच्या) विभाजनाने तयार होतात. सर्वच वृक्षजातींत अशी वलये दिसतात असे नाही पण जेथे ती दिसतात अशा जातींच्या वृक्षांवरच हे शास्त्र अवलंबून आहे. ज्या ऋतूंत झाडाच्या वाढीला पोषक असणारे घटक विपुल प्रमाणात उपलब्ध होतात, त्या काळात विभाजनाने पातळ आवरणाचे मोठ्या पोकळीचे कोशिकांचे थर ऊतककराच्या आतल्या बाजूला तयार होतात. पण जेव्हा प्रतिकूल परिस्थितीमुळे पोषक घटकांचा पुरवठा अपुरा असतो, तेव्हा लहान व्यासाच्या व जाड आवरणांच्या कोशिका निर्माण होऊन त्यांचे थर तयार होतात. आडव्या छेदाच्या लाकडात हे थर वर्तुळाकार दिसतात. या दोन प्रकारच्या थरांना वृद्धिवलये म्हणतात व या दोन प्रकारच्या वलयांना अनुक्रमे वसंतकाष्ठ आणि ग्रीष्मकाष्ठ म्हणतात. या दोन प्रकारच्या कोशिकास्तरांतील दृश्य फरकांमुळे लाकडाच्या छेदपृष्ठावर वार्षिक वृद्धीची निदर्शक असणारी जी वलये दिसतात, त्यांना वार्षिक वलये असे म्हणतात.

वनस्पतींची वाढ ही आनुवंशिकी किंवा जननिक कारकांव्यतिरिक्त प्रामुख्याने पर्यावरणीय कारकांनी सीमित होत असते. आवश्यक पोषकद्रव्ये, आर्द्रता, सूर्यप्रारण आणि वातावरणातील वायू हे पर्यावरणीय कारकांचे मुख्य घटक असतात व या घटकांची उपलब्धता अथवा अभाव याचा वृक्षवाढीवर व तयार होणाऱ्या वृद्धिकोशिकांवर परिणाम होतो [→वृद्धि, वनस्पतींची]. जेव्हा या गुणकांचा अनुकूल तसेच प्रतिकूल परिणाम तीव्र फरकाने होतो, म्हणजेच वातावरणातील तापमान, आर्द्रता इत्यादींत जेव्हा लक्षणीय फरक पडतात, तेव्हा निर्माण होणाऱ्या कोशिकांमध्येही लक्षणीय तफावत पडते. अशा तऱ्हेने निर्माण होणाऱ्या कोशिकास्तरांच्या वार्षिक वलयांना संवेदी वलये म्हणतात. याउलट मुबलक आर्द्रता, सूर्यप्रारण वगैरेंच्या बाबतीत सततच्या अनुकूल पर्यावरणीय परिस्थितीत वाढणाऱ्या झाडातील कोशिकास्तरांची वार्षिक वलये ही एकसमान स्वरुपाच्या कोशिकांची असतात. या वलयांवरुन झाडांचे वय निश्चित करता आले, तरी कलानिर्णयशास्त्राच्या दृष्टीने अशा झाडांचे नमुने उपयुक्त नसतात. या प्रकारच्या झाडातील वार्षिक वलयांना असंवेदी वलये म्हणतात.

दाट वनांतील झाडांपेक्षा उघड्यावर व प्रतिकूल परिस्थितीत वाढणाऱ्या झाडांच्या वलयनिर्मितीत पर्यावरणीय कारकांचा प्रभाव जास्त प्रमाणात दिसून येतो, म्हणून अशा झाडांत संवेदी वलये आढळण्याची शक्यता जास्त असते. त्यामुळे कालनिर्णयाच्या कामासाठी अशाच झाडांची निवड करावी लागते. अशी निवड करताना त्या झाडांना वणवा अथवा इतर कारणाने इजा झालेली नाही, याचीही खात्री करून घ्यावी लागते.

अशा तऱ्हेने वृक्षकालनिर्णयाचे शास्त्र झाडाच्या अंतर्रचनेतील संवेदी वृद्धिवलयांवर आधारलेले आहे. झाडांतील वार्षिक वलये व ऋतुमान यांचा परस्परसंबंध असला पाहिजे, याची कल्पना शास्त्रज्ञांना अनेक वर्षांपासून होती पण एकोणिसाव्या शतकाच्या अखेरीस ॲरिझोना येथील ज्योतिर्विद अँड्रयू डग्लस यांनी या विचारांना विशेष चालना दिली. सुर्याच्या डागांच्या आवर्तनांचे हवामान व विशेषतः पर्जन्यमान यांवर काय परिणाम होतात, याचे डग्लस संशोधन करीत होते परंतु यासाठी आवश्यक असणाऱ्या हवामानाच्या जुन्या नोंदी फारच अल्पकालाच्या उपलब्ध होत्या. १९०१ च्या सुमारास नवीन कापलेल्या अनेक पाइन वृक्षांच्या (पायनस पाँडेरोझा) निरीक्षणावरुन त्यांच्या हे ध्यानात आले की, अनेक झाडांच्या वलय-आकृत्यांमध्ये खूप साम्य आहे. ही सर्व झाडे ॲरिझोनातील उघड्या प्रदेशातील असल्यामुळे त्यांच्या वार्षिक वलयांच्या जाडींचा त्या त्या वर्षातील पर्जन्यमानाशी संबंध असला पाहिजे व अवर्षणाच्या वर्षांतील वलये अरुंद असली पाहिजेत व असे असल्यास वलय – रुंदीच्या तपासणीवरून प्रत्यक्ष नोंदी नसलेल्या पूर्वीच्या वर्षांतील पर्जन्यमानाचे अनुमान काढणे शक्य व्हावे, असा डग्लस यांनी युक्तीवाद केला. पुढे १९११ च्या सुमारास तर त्यांना मूळ जागेपासून सु. ८० किमी. अंतरावरील झाडांच्या वलयाकृतीमध्येही असेच साम्य दिसून आले. डग्लस यांनी या निरिक्षणांच्या व अभ्यासाच्या आधारे, ज्या योगे कोणत्याही विशिष्ट वार्षिक वलयाचे नक्की वर्ष ठरविता येईल, असे समरुप कालनिश्चितीचे तंत्र तयार केले व वलय-रुंदी आणि पर्यावरण परिस्थिती यांचे परस्परसंबंध सिद्ध केले. डग्लस यांनी अशा प्रकारे वृक्षकालनिर्णयशास्त्राचा पाया निर्माण केला. पुढे ॲरिझोना विद्यापीठात त्यांनी जगातील पहिली वृक्षवलय संशोधन प्रयोगशाळा काढली. आजही या शास्त्राची विश्वातील सर्वांत मोठी संशोधन संस्था हीच आहे.

  वृक्षकालनिर्णयशास्त्राच्या प्रयोगात दोन प्रमुख पूरक कार्यपद्धती वापरतात. पहिल्या समरुप कालनिश्चिती तंत्राने वृक्षवलयांचे साल ठरवितात, तर दुसऱ्यामध्ये अनेक नव्याजुन्या लाकडांच्या नमुन्यांचा वापर करुन त्या विशिष्ट स्थानाची कालक्रमण रचना तयार करतात.

समरुप कालनिश्चिती : निरनिराळ्या झाडांतील समान वलय-आकृतिबंधांचा शोध घेऊन त्यांपैकी नेमकी समरुपता असलेली वलये निश्चित केली जातात व त्यांची अनुरुप वर्षे ठरविण्यात येतात. यासाठी वलय-अनुरुप आकृतिबंधांचा शोध घेताना व वलये मोजताना काही पथ्ये पाळावी लागतात. लाकडातील सर्वच वलये ही वार्षिक वलये असतातच असे नाही, तसेच काही वेळेस एखाद्या वर्षी लाकडात वलय निर्मितीच झालेली नसणेही शक्य असते. वृक्ष वाढीच्या हंगामात तात्पुरता दुष्काळ पडलेला असल्यास वाढ खुंटून एक किंवा दोन खोटी ‘वार्षिक’ वलये निर्माण होऊ शकतात तर एखाद्या वर्षी सतत व भरपूर पावसामुळे कोशिकस्तरांची एकसमान वाढ होत राहिल्याने वर्ष होऊन गेले, तरी वलय-निर्मिती झालेली दिसत नाही. याबाबतची निश्चिती तज्ञांमार्फत प्रयोगशाळेतील सूक्ष्म अभ्यासावरुनच होऊ शकते. समरुप कालनिश्चितीच्या कामात कंकाल आलेख रीती या पद्धतीचा चांगला उपयोग होतो. या रीतीमध्ये विशिष्ट लाकूड नमुन्यातील सर्व वार्षिक वलयांच्या रुंदीचे आलेखपत्रावर उभ्या रेषांत रुपांतर करण्यात येते. (आ. २).

या पद्धतीत वलयाची रुंदी ही आलेखपत्रावर उभ्या रेषेत परंतु व्यस्त प्रमाणात दाखवितात, कारण अरुंद वलये ही कालनिर्णयाच्या दृष्टीने जास्त महत्त्वाची असतात. तसेच अस्पष्ट अथवा साशंक अस्तित्वाची वलये ठराविक (२ सेमी.) उंचीच्या तुटक रेषांनी दाखवितात. दोन लाकडांच्या नमुन्यांचे अशा रीतीने तयार केलेले आलेख एकत्र ठेवून तुलनात्मक रीत्या तपासले, तर त्यातील समान आकृतिबंधांच्या वलयांची जुळणी सुलभतेने होऊ शकते.

कालक्रमण रचना : वार्षिक वलयांचा काल निर्णायक रीत्या ठरविण्यासाठी विशिष्ट स्थानातील किमान दहा निवडक उभ्या जिवंत झाडांचा उपयोग करतात. झाड न तोडता त्यातील लाकडाचे नमुने प्रेस्लर्स बोअरर (छिद्रक) या नावाच्या उपकरणाने काढून घेतात. या उपकरणाचा गिरमिटासारखा भाग झाडाच्या खोडात जमिनीला समांतर दिशेने आत जातो व त्यातून जवळजवळ खोडाच्या त्रिज्येइतका लांबीचा, आतील लाकडाचा सु. ४ सेंमी. जाडीचा तुकडा बाहेर काढतात. निवडलेल्या प्रत्येक झाडातून वेगवेगळ्या त्रिज्यांचे असे दोन नमुने काढतात. या प्रत्येक नमुन्यातील सर्वांत बाहेरचे वलय हे त्या वर्षीचे असते व ते प्रमाण धरुन त्या आधीच्या वलयांची क्रमवार वये ठरविता येतात. त्याच ठिकाणच्या आसपासच्या जुन्या मृत झाडांतील लाकडाचे अशा प्रकारे काढलेले नमुने, तसेच स्थानिक उपयोगात असणाऱ्या पुरातन लाकडांचे शोधून काढलेले नमुने यांच्या वलयांचेही निरीक्षण करण्यात येते व अशा लाकडांच्या अनेक नमुन्यांचा समरुप काल वरील पद्धतीने निश्चित होतो. या अनेक नमुन्यांची मिळून त्या विशिष्ट स्थानाची एक कालनिर्णय मालिका तयार होते. त्या स्थानापलीकडील इतर आसमंतातील नमुन्यांच्या वलयाकृतिबंधांची या स्थानिक मालिकेतील वलयाकृतिबंधांशी समरुप काल निश्चित होत असेल, तर त्या एकूण सर्व नमुन्यांवरुन एक संयुक्त कालनिर्णय मालिकाही होऊ शकते. यात वाढ होऊन विशिष्ट प्रादेशिक स्वरुपाचीही कालनिर्णय मालिका रचता येते. तिला त्या प्रदेशाची प्रधान किंवा प्रमाण कालनिर्णय मालिका असे म्हणतात.

वरीलप्रमाणे तयार केलेल्या प्रादेशिक कालनिर्णय मालिकेचा उपयोग करुन ज्यांची वये त्या मालिकेत बसत असतील, अशा कोणत्याही लाकूड, लोणारी कोळसा इ. पुरातन वस्तूंचा काळ निश्चित करता येतो. अर्थात या कामासाठी स्थानिक कालनिर्णय मालिका पुरातन काळाच्या त्या विशिष्ट टप्प्यांपर्यंत मागे पोहोचलेली असली पाहिजे. वृक्षकालनिर्णयशास्त्राच्या पद्धतीने तयार केलेली ईशान्य अमेरिकेतील कालनिर्णय मालिका इ. स. पू. ३२२ सालापर्यंत पोहोचलेली आहे, तर कॅलिफोर्नियातील विशिष्ट भागातील अशा मालिकेत ८,२०० वर्षांच्या काळाचा समावेश झालेला आहे. लवकरच या व युरोपमध्ये तयार करण्यात येत असलेल्या अशा मालिकांची व्याप्ती १० ते १२ हजार वर्षांपूर्वीच्या काळापर्यंत पोहोचेल, अशी अपेक्षा आहे.

वृक्षकालनिर्णयशास्त्रात काही विवक्षित जातींच्या झाडांचाच उपयोग आजपावेतो झालेला आहे. यांत बहुतेक सूचिपर्णी जातींचाच [→ कॉनिफेरेलीझ] जास्त समावेश आहे. पाइन, जूनिपर, स्यूडोत्सुगा या सूचीपर्णी जाती व ओक, जायंट फर, प्रासोपिस या विस्तृतपर्णीचा उपयोग मोठ्या प्रमाणावर करण्यात आला आहे. झाडांतील वार्षिक वलये सुस्पष्ट व संवेदी असणे व त्या जातीचे पुरातन वृक्ष अथवा लाकडांचे नमुने योग्य स्थानांत उपलब्ध होणे, यांवर प्रामुख्याने या कामाची उपयुक्तता अवलंबून असते. अमेरिकन ब्रिसलकोन पाइन (पायन लाँगीव्हा) या जातींची ४,००० वर्षांपर्यंतच्या वयाची झाडे अस्तित्वात आहेत व त्यांवरुन त्या जातींची ८,२०० वर्षांची कालनिर्णय मालिका तयार करण्यात आलेली आहे. रॉकी पर्वत प्रदेशात ३,२०० वर्षे वयाची जूनिपर झाडे आहेत. उत्तर अमेरिकेतील जायंट सिक्कोया ही खूप उंच जातीची झाडेही या वयोमर्यादेची आढळतात.

वृक्षकालनिर्णयशास्त्राचा उपयोग प्रामुख्याने पुरातत्त्वविद्या, जीवशास्त्र, जलवायुविज्ञान (दीर्घकालीन सरासरी हवामानाचे शास्त्र) व जलविज्ञान यांत केला जातो. उत्खननात वा इतरत्र सापडलेल्या पुरातन वस्तूंचा काळ ठरविण्यासाठी या शास्त्राचा यशस्वी रीत्या उपयोग केल्याची अनेक उदाहरणे आहेत.⇨किरणोत्सर्गी कार्बन कालनिर्णय पद्धतीच्या  आधारानेही अशा वस्तूंचा कालनिर्णय करतात. सर्वसाधारणपणे असे म्हणता येईल की, जर वृक्षकालनिर्णयशास्त्राची कार्यपध्दती अवलंबिण्यायोग्य परिस्थिती असेल, तर या पध्दतीने कालनिर्णय जास्त अचूक ठरविता येतो. काही पुरातन वस्तूंवर या दोन्ही शास्त्रांचा उपयोग करुन वय ठरविण्याच्या प्रयोगांत असे आढळून आले आहे की, किरणोत्सर्गी कार्बन कालनिर्णय पद्धतीने काढलेल्या अनुमानातील त्रुटी २०% असते, तर वृक्षकालनिर्णय पद्धतीने काढलेल्या अनुमानातील त्रुटी फक्त ५% इतकी असते. वृक्षवलयांतील लेशमात्र मूलद्रव्यांच्या विश्लेषणावरुन प्रदूषणाची कालानुक्रमे झालेली वाढ लक्षात येते. उदा.,वृक्ष वलयांतील शिशाच्या वाढत्या प्रमाणावरुन शिसेयुक्त गॅसोलिनाच्या (पेट्रोलच्या) वापरात झालेली वाढ लक्षात येते. भूमिपात, भूकंप, पूर, ज्वालामुखी, उद्‌गीरण यांसारख्या आपत्तींचा कालनिर्णय करण्यास वृक्षवलयांची मदत होऊ शकते. वृक्षांच्या वाढीच्या त्वरेत झालेला लक्षणीय बदल या दृष्टीने उपयुक्त ठरतो. एखाद्या प्रदेशातील वणव्यांचा इतिहास जाणून घ्यायला झाडावर आगीच्या राहिलेल्या खुणांचा काळ उपयुक्त ठरतो. कीटकांमुळे झालेल्या गंभीर स्वरुपाच्या पानगळीची वर्षे काढण्यासाठीही वृक्षवलयांचा उपयोग होतो.

अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थानांखेरीज यूरोप, मेक्सिको, तुर्कस्तान, ईजिप्त व दक्षिण अमेरिकेत या विषयाचे संशोधन व कालक्रमण रचना कार्य अनेक वर्षांपासून चालू आहे. भारतात अद्याप या क्षेत्रात विशेष संशोधन झालेले नाही. अहमदाबाद येथील फिजिकल रिसर्च लॅबोरेटरीत या विषयाच्या काही कामास सुरुवात झाली आहे. या क्षेत्रात काम करण्यास भारतात भरपूर वाव आहे व या शास्त्राच्या आधाराने पुरातन हवामानाचा अभ्यास केल्यास सद्यःकालीन हवामानाच्या अविष्कारांवर प्रकाश पडू शकेल शिवाय भूमिजलशास्त्र, वन्यजीवशास्त्र, कीटकशास्त्र इ. अनेक विज्ञान शाखांतील काही समस्यांची उकलही यामुळे होण्याची शक्यता आहे. भारतातील घनदाट जंगले पुरातन काळापासून अस्तित्वात आहेत, तरी त्यांतील प्राचीन वृक्षांची नोंद आपणाकडे नाही. याला अपवाद वन संशोधन संस्था संस्था, डेहराडून येथील एक देवदार वृक्ष आहे, की ज्याचे वय २००५ साली ७२६ वर्षांचे होते. संवेदी वार्षिक वलये असणाऱ्या पुरातन वृक्षांचा यासाठी शोध घेऊन हे कार्य सुरू करावे लागेल. हिमालयातील पुरातन देवदार, ओक, पाइन, फर इतरत्र सागवान, निंब, आंबा, मोह, प्रॉसोपिस वगैरे झाडांचा यासाठी उपयोग करता येईल.

पहा : आयुःकाल, प्राण्यांचा व वनस्पतींचा किरणोत्सर्गी कार्बन कालनिर्णय पद्धति पुरातत्त्वीय कालमापन लाकूड वनविद्या वृद्धि, वनस्पतींची. 

संदर्भ : 1. Fritts, H. C. Tree Rings and Climate, New York, 1976.

           2. Hughes, M. K. and others, Eds., Climate from Tree Rings, New York, 1982.

           3. Strokes, M. A. Smiley, T. R. An Introduction to Tree Ring Dating, New York, 1968.

दशपुत्रे, घ. भ.

“