Mátodos de Datação - Dendrocronologia

La dendrocronologia si occupa dell'accrescimento delle piante arboree, prendendo in considerazione non solo le modalità con cui avviene e la sua evoluzione nel tempo ma anche i fattori, soprattutto esterni (ambientali), che lo influenzano.

Indirettamente si occupa, quindi, dell'andamento delle stagioni passate e presenti.

In origine utilizzata per stimare l'età di alberi, strutture e manufatti in legno, la dendrocronologia trova oggi applicazione anche in altri ambiti scientifici e, in particolare, in aree disciplinari inerenti l'ecologia, la selvicoltura, la geologia e la vulcanologia.

Essa fonda i suoi studi essenzialmente sulle caratteristiche morfologiche e densitometriche degli anelli di accrescimento ed interpreta le loro variazioni di ampiezza considerandole come una misura del tempo (datazione) e una registrazione delle vicende climatiche del passato.

Le dimensioni degli anelli di accrescimento (ampiezza globale, ampiezza delle porzioni di legno tardivo, ecc..) vengono tradotte in grafici, ovvero in curve (o spezzate) dendrocronologiche riportate in diagrammi nei quali sull'asse delle ascisse viene indicata la successione cronologica degli anni di vita della pianta e su quello delle ordinate sono riportati i valori assoluti o logaritmici o indicizzati delle corrispondenti grandezze rilevate.

Le curve riferite all'ampiezza globale rappresentano l'andamento dell'accrescimento radiale del fusto, ossia descrivono graficamente l'attività vegetativa della pianta nel tempo, tracciando la storia della pianta stessa. Infatti, morfologia, caratteristiche e dimensioni degli anelli di accrescimento sono espressione dell'attività cambiale dell'albero che, a sua volta, è influenzata e condizionata da fattori stazionali, climatici e meteorici esterni. Poiché, inoltre, nel corso degli anni, gli andamenti climatici stagionali non sono mai identici, gli anelli portano nei loro tessuti l'impronta delle singole stagioni (e, di conseguenza, degli anni) durante le quali si sono formati.

Anche se alcuni riferimenti all'influenza delle stagioni, del clima e di situazioni stazionali particolari sull'attività di accrescimento arboreo si ritrovano sin dall'antichità (Bibbia, Teofrasto, Plinio il vecchio, Vitrurio, Columella, Leonardo da Vinci, ecc..), fondatore della dendrocronologia è considerato l'astronomo americano A. E. Douglass che, a partire dai primi anni ‘20, iniziò ad occuparsi di come l'influenza dell'attività delle macchie solari si rifletteva sull'andamento delle stagioni e di conseguenza sull'accrescimento dei vegetali superiori.

Egli elaborò successioni di valori anulari tratte da piante plurimillenarie, riuscendo a costruire curve dendrocronologiche estese a ritroso nei secoli (fino a 3000 anni).

Le curve dendrocronologiche risultano, ovviamente, tanto più lunghe quanto più longeve sono le piante da cui sono state derivate. In Nord America, ad esempio, dove il materiale longevo abbonda, sono state elaborate curve che abbracciano un arco temporale di millenni, giungendo, nel caso del Pinus aristata Engelm., ad oltre 9000 anni addietro. Esistono, tuttavia, tecniche che permettono di costruire curve plurisecolari, prolungando a ritroso nel tempo le curve ricavate da piante tuttora viventi o appena abbattute, mediante collegamenti "a ponte" con curve tratte da reperti lignei via via più antichi.

L'andamento climatico di una data area geografica determina, poi, una certa somiglianza nelle modalità di accrescimento degli alberi che vegetano nella stessa zona, per cui diventa possibile individuare un andamento caratteristico relativamente ad una certa specie legnosa e ad un certo asso temporale e stabilire con buona approssimazione se due alberi sono "contemporanei" oppure se hanno vissuto una parte della loro vita in uno stesso periodo.

La sovrapposizione parziale di curve che presentino intervalli con andamento concorde permette, inoltre, di ottenere informazioni relative ad un periodo più lungo di quello registrato da ciascuna di esse singolarmente. Poiché, infatti, le piante appartenenti ad una stessa specie legnosa seguono, di norma ed entro determinati ambiti geografici, uno stesso modello di accrescimento, attraverso appropriate metodologie biologico-statistiche relative all'elaborazione dei parametri anulari di un numero consistente di alberi di una determinata Regione o di un'unità ecologica ovvero mediante l'analisi di curve ricavate dall'osservazione di varie serie anulari, è possibile costruire una cronologia." (detta "assoluta", quando se ne conosce l'esatta collocazione temporale) che rappresenta il modello, lo standard dell'andamento medio dell'accrescimento di una data specie entro un territorio ben definito.

Una cronologia può essere costruita a partire da vari parametri anulari (ad esempio, l'ampiezza degli anelli, la densità massima, le dimensioni degli elementi vasali, ecc..) o da informazioni di tipo binario (come, ad esempio, il verificarsi di eventi particolari o del passaggio del fuoco). E' possibile, inoltre, integrare un certo numero di cronologie diverse per realizzare una cronologia media relativa ad una determinata stazione ("site chronology"), o sito (" local chronology") o Regione geografica ("regional chronology").

In Europa, si conoscono una cinquantina di curve plurisecolari di questo tipo che si riferiscono ad Abete bianco e rosso, Larice, Pino silvestre e cembro, Faggio e Querce caducifoglie.

Si tratta, in sostanza, di curve campione (dette anche "curve di riferimento" o "curve madri"), alle quali si adeguano gli accrescimenti annuali delle piante delle rispettive specie in un ambito geografico relativamente circoscritto.

Così, ad esempio, allo standard delle Querce della Germania meridionale (Standardeichenkurve) si adeguano bene le querce francesi e buona parte di quelle italiane, ma non altrettanto quelle della Germania nord occidentale.

Non tutte le specie arboree forniscono indicazioni precise, univoche e chiaramente interpretabili. Alcune, più "sensitive", reagiscono agli stimoli esterni con intensità e puntualità, altre, "compiacenti", rispondono in modo apparentemente disforme, non puntuale e non sempre chiaro.

Ottime indicazioni sono fornite di. Abete bianco, Larice, Pino cembro, Rovere, Roverella e Farnia, Olmo, Faggio ed Ontano mentre quelle relativa ad Abete rosso, Cipresso, Acero e Pioppo appaiono di più difficile interpretazione.

Non tutte le piante della stessa specie, inoltre, sono ugualmente indicative sotto il profilo dendrocronologico, per cui risulta molto importante la scelta della stazione nella quale effettuare il campionamento. Generalmente, una pianta da' indicazioni precise e marcate, soprattutto agli effetti dendroclimatici, quanto più si trova ai limiti del suo areale di vegetazione naturale. Inoltre, l'intensità delle reazioni può variare in funzione:

- dell'origine (gamica, agamica);

- dello stato sociale (pianta isolata, dominante, sottoposta);

- della stazione (terreno superficiale, profondo, umido o asciutto);

- del microclima;

- dei trattamenti selvicolturali pregressi.

Sulle curve di riferimento, è possibile inserire curve non datate (serie cronologiche fluttuanti), estratte da manufatti o reperti lignei di epoca ignota, e, mediante confronti visuali e/o strumentali (guidati da appositi applicativi informatici),incardinare curve con estremi ignoti, non quotate e fluttuanti nel tempo, sulle corrispondenti curve di riferimento. Mediante tale operazione, detta anche di sincronizzazione o "crossdatazione  " risulta, pertanto, possibile definire l'ambito temporale nel quale è vissuta la pianta da cui è stata ricavata una trave, un segato o un determinato manufatto ligneo e, in definitiva, datare un campione che contenga una serie di almeno 50 anelli di accrescimento consecutivi (requisito necessario per raggiungere una buona attendibilità statistica).

A questo proposito, tuttavia, è opportuno chiarire che, nel caso della datazione di manufatti lignei, la dendrocronologia può offrire valide indicazioni soltanto sul terminus post quem (o sul terminus a quo) il quale non corrisponde, necessariamente, all'anno di produzione del campione in esame. In pratica, è possibile definire soltanto l'anno in cui la pianta è morta e cioè in cui, presumibilmente, è stata abbattuta. L'artigiano o l'artista, infatti, può avere riutilizzato legnami tagliati tempo prima (soprattutto nel caso di interventi di restauro) o può aver lasciato stagionare il pezzo per anni o, ancora, può aver asportato una porzione di legno più esterno, eliminando un certo numero di anelli periferici (maggiormente soggetti al rischio di biodegradamento).

In quest'ultimo caso, per il legno di alcune specie, sono note formule dedotte da osservazioni empiriche che legano il numero degli anelli di accrescimento della porzione di alburno all'età del tronco e al numero degli anelli duramificati. Altre formule si limitano, invece, a indicare il campo di variazione del numero di anelli di alburno in funzione dell'età o di classi di età. Nota l'estensione temporale dell'alburno si può, quindi, stimare la sua estensione spaziale tenendo conto del temperamento e del profilo del fusto della specie in esame, dell'età della pianta, dell'ampiezza degli anelli corrispondenti agli ultimi dieci o venti anni di accrescimento.

In alcuni casi, con le indagini dendrocronologiche, è anche possibile ricavare interessanti indicazioni sulla provenienza dei legnami (tramite, ad esempio, la correlazione tra la distanza del baricentro delle curve madri e quello delle singole curve in funzione dei valori di concordanza).

I continui progressi nel settore dell'informatica e lo sviluppo di moderne tecniche di elaborazione statistica hanno, peraltro, consentito di estendere ulteriormente le applicazioni delle indagini dendrocronologiche e dendroclimatologiche. In questo contesto, sono state eseguite datazioni di campioni lignei risalenti al 6000 a.C. che sono risultate accurate quanto quelle con il radiocarbonio.

Rappresentazione schematica di una sincronizzazione.

Nelle ricerche dendrocronologiche, il problema principale riguarda il rilevamento delle grandezze significative che, più in particolare, sono rappresentate dai seguenti parametri: ampiezza globale dell'anello, ampiezza delle zone primaticce e/o tardive, percorsi anulari.

Le osservazioni vengono, generalmente, eseguite su sezioni trasversali e radiali (rotelle) del fusto o su carotine. Le misurazioni richiedono, talvolta, una preparazione della superficie del campione da effettuare con tecniche varie e più o meno sofisticate che spaziano dalla piallatura o levigatura (più facilmente realizzabili nel caso di legno essiccato), alla colorazione con idonee soluzioni e reagenti.

È preferibile eseguire le misurazioni su sezioni trasversali, meglio ancora se queste sono tanto estese da consentire la ripetizione dei rilievi lungo più direttrici, ma si può utilizzare proficuamente anche la sezione radiale che, tuttavia, implica valutazioni più laboriose e, a volte, meno precise.

Non sempre, però, è possibile prelevare campioni da osservare in laboratorio, specialmente nel caso di manufatti di particolare interesse artistico, per i quali un simile intervento potrebbe alterarne la qualità, la funzionalità o la struttura originaria. In tal caso, si opera sul posto, con l'impiego di lenti di ingrandimento, trascrivendo subito i valori letti oppure registrandoli con apparecchiature adeguate. Quando non è possibile effettuare una misurazione diretta, si riportano su carta trasparente o su fogli di acetato, appoggiati alla sezione in esame, i percorsi anulari e le ampiezze rilevate lungo una o più direttrici, eseguendo posteriormente, a tavolino, le misurazioni richieste.

Per il rilievo degli anelli in posizioni difficili o su manufatti inamovibili si possono, poi, utilizzare calchi provvisori in sostanze plastiche o calchi definitivi in resine di vario tipo.

In alcuni casi favorevoli (con superfici piane e venatura del legno marcata), è pure possibile la datazione su fotografia mentre, recentemente, è stata anche prospettata la possibilità di rilievi fotogrammetrici, che permettono una visione tridimensionale.

È indubbio che nel doppio passaggio si moltiplica la possibilità di errore, ma scienza ed esperienza attenuano questo rischio. Inoltre, nelle ricerche dendrocronologiche, più che il valore assoluto delle ampiezze hanno significato la successione delle stesse ed i rapporti tra ampiezze successive. In particolare, agli effetti delle datazioni e delle sincronizzazioni tra le varie curve, è importante stabilire l'andamento ascendente o discendente dei singoli tratti, cioè dei vari intervalli della curva. Infatti, sia nelle sincronizzazioni visuali, effettuate facendo scorrere semplicemente le singole curve sulla curva campione, sia in quelle eseguite al calcolatore, elemento fondamentale è la coincidenza dei segni di accrescimento in vari intervalli (ove, per avere una certa sicurezza statistica, si richiede una percentuale minima di sovrapposizione).

Per incardinare le singole curve alla curva campione, si utilizzano anche altri elementi che, a volte, sono sufficienti, da soli, a garantire l'attendibilità di una sincronizzazione e, quindi, di una datazione. Si tratta di singoli anelli particolarmente significativi (anello caratteristico), di un stagione vegetativa (anno caratteristico) od una sequenza di anelli(segnatura) particolare.

Le curve dendrocronologiche sono, comunque, caratterizzate anche da indici e parametri statistici che servono a definirne il tipo e che assumono, a seconda degli obiettivi previsti, vario significato (media, scarto tipo, sensitività media, ecc..). 

Nel caso di più curve provenienti da soprassuoli della stessa specie legnosa, al fine di valutare speditamente l'omogeneità e la significatività delle curve medie eventualmente ricavate e per confrontare le diverse curve, si utilizzano, poi, altri parametri.

Tra questi, risultano particolarmente importanti ed utili il trend, che si riferisce ad una varianza di frequenze molto corte dello

spettro, con lunghezza d'onda più ampia della lunghezza della serie anulare ed il coefficiente di concordanza ovvero la misura della corrispondenza esistente, di anno in anno, tra andamenti di un determinato intervallo (trend degli intervalli) di due cronologie, basata sulla concordanza del segno della variazione (positivo, nullo o negativo).

Si definisce, poi, lunghezza periodale il numero di anni consecutivi durante i quali l'accrescimento radiale (variazione di ampiezza degli anelli) mantiene lo stesso segno, ossia in cui la curva risulta continuamente ascendente o discendente. A tal proposito, si distinguono lunghezze uniannuali, biennali, triennali, ecc.. Poiché, poi, nelle Regioni temperate l'accrescimento radiale delle piante arboree dimostra una certa inerzia, cioè il segno ascendente o discendente viene generalmente mantenuto per più anni consecutivi, la presenza di gruppi di lunghezze uniannuali acquista un importante significato diagnostico ai fini delle sincronizzazioni e dell'individuazione della funzione di autocorrelazione. Così, ad esempio, nel ventennio 15641580 gli Abeti rossi delle Alpi sono caratterizzati da sequenze di 10-20 lunghezze periodali uniannuali mentre il Faggio in Europa aumenta la percentuale di lunghezze uniannuali da occidente ad oriente, ossia in relazione alla maggior continentalizzazione del clima.

Altre importanti applicazioni riguardano i rilievi densitometrici, fondati sulla permeabilità dei tessuti legnosi alle radiazioni. È noto, infatti, che il legno è costituito, fondamentalmente, da carbonio, idrogeno e ossigeno, elementi a bassa massa atomica e che, pertanto, si lascia attraversare dai raggi x. Sottoponendo a radiazioni un campione contenente più anelli (a tale scopo vanno bene, ad esempio, carotine del diametro di 4,5 mm) è possibile rilevare una sequenza con grado di annerimento diverso a seconda dell'assorbimento dei settori attraversati dai raggi. Si ottiene, così , un profilo densitometrico con bande di colore più o meno scuro connesse con l'alternanza delle porzioni di legno primaticcio e tardivo degli anelli di accrescimento.

Dal confronto con campioni di riferimento, di densità nota, si può risalire, quindi, alla massa volumica dei singoli settori degli anelli e, con i valori ricavati, costruire curve densitometriche che rappresentano le variazioni nel tempo della massa volumica tra gli anelli e quelle registrate nell'ambito di uno stesso anello. Poiché, a parità di specie legnosa, la massa volumica dei tessuti dipende dall'andamento delle stagioni, le curve densitometriche estese negli anni offrono valide indicazioni sulle stagioni del passato, permettendo di stimare -come le curve cronologiche con le quali si integrano - le vicende climatiche, la storia delle piante e caratterizzando anni, decenni, interi secoli: a tal proposito si parla anche dicurve xilocronologiche .

Esempio di curva densitometrica.

  

Dalla seconda metà degli anni ‘80, l'analisi densitometrica può avvalersi anche di strumenti in grado di eseguire misurazioni "quasi non distruttive" ovvero che provocano danni ancora inferiori a quelli registrabili a seguito dell'estrazione di carotine con una trivella di Pressler. Tra questi, il Resistograph (o Densitomat) misura la resistenza alla penetrazione nel legno che incontra una speciale sonda cilindrica, dello spessore di circa 3 mm e della lunghezza di 50 cm, quando viene inserita nel campione ad una velocità nota e costante. In tale fase, vengono registrate eventuali differenze di resistenza dovute sia a tessuti legnosi ammalorari (ad esempio, per la presenza di marciumi interni circoscritti) sia alla diversa massa volumica tra le porzioni di legno primaticcio e tardivo nel passaggio tra i vari anelli e nell'ambito di uno stesso anello di accrescimento. Il piccolo foro prodotto durante la penetrazione viene, tra l'altro, richiuso quasi istantaneamente dal ritorno elastico del legno dopo la fuoriuscita del punzone. A condizione che venga usato correttamente, lo strumento fornisce, pertanto, utili indicazioni ai fmi di una valutazione qualitativa del campione in esame tanto che, pur essendo stato realizzato, almeno inizialmente, per eseguire indagini di tipo fitosanitario sulle alberature stradali, può trovare impiego nel collaudo di assortimenti legnosi, durante le transazioni commerciali, o per ispezioni in situ di elementi strutturali lignei in opera. Elaborazioni informatiche degli sforzi registrati, unitamente allo studio di correlazioni esistenti con i risultati di alcune determinazioni fisico-meccaniche di laboratorio, permettono di ottenere stime densitometriche statisticamente significative e preziose informazioni circa le caratteristiche di accrescimento e la distribuzione tra legno primaticcio e tardivo.

Quando si eseguono studi di carattere dendrocronologico è, comunque, necessario raccogliere il maggior numero di informazioni relative ai campioni da esaminare.

Infatti, quanto più circoscritta è la probabile collocazione temporale degli stessi, tanto minore, statisticamente, è il rischio di sincronizzazioni erronee e tanto maggiore, di conseguenza, l'affidabilità delle datazioni eseguite. In particolare, poi, quando si vogliono trarre indicazioni di carattere climatico, non sono importanti solo le notizie documentarie e storiche, ma anche le informazioni relative a temperamento, areale, forme dendrometriche, condizioni stazionali (anche presunte).

La dendrocronologia può, infatti, fornire informazioni cronologiche, storiche, ecologiche, geomorfologiche, etnografiche ma, ai fini di una ricerca esauriente, necessita a sua volta del contributo di altre discipline tra cui, in particolare, della selvicoltura, tecnologia del legno, storia, meteorologia, ecc..

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