Самым наглядным проявлением влияния условий в космосе на жизнь растений на Земле является чередование толщины годичных колец деревьев. Таблица годичных колец деревьев зависит от количества осадков, или, другими словами, от характера атмосферной циркуляции. А атмосферная циркуляция зависит от условий в космосе (от солнечной активности) как в пределах 11-летнего цикла солнечной активности, так и в вековом и 1800-летнем цикле.Профессор Ф. Н. Шведов считал, что характер чередования годичных колец деревьев является такой же достоверной летописью осадочной деятельности атмосферы, как и листки, которые снимают с метеорологических самопишущих аппаратов. Конечно, это не значит, что толщина годичного прироста деревьев зависит только от солнечной активности и является одинаковой в разных регионах Земли, в разных условиях. На росте деревьев сказывается и характер местности, где они растут, и вид самих деревьев. Но тем не менее практически всегда очередность в изменении толщины годичных колец четко связана с изменением солнечной активности. Наиболее полные данные об этой связи были получены астрономом А. Дугласом. Впоследствии они были существенно дополнены другими исследователями. А. Дуглас стремился выбирать долгоживущие деревья, что дало ему возможность проследить влияние солнечной активности на рост деревьев в течение веков и даже тысячелетий. Первое, на что обратил внимание А. Дуглас, было то обстоятельство, что на срезах секвойи, имеющих тысячи годичных колец (3200 лет), обычно чередуются годичные кольца быстрого роста (большой толщины) и годичные кольца медленного роста (тонких).
Но более детальный анализ показал, что жизненная активность растений (а значит и большая толщина годичных колец) проявляется не только один раз в 11 лет в максимуме солнечной активности, но и между максимумами, то есть при минимальной солнечной активности. Это наглядно видно из рис. 40, на котором доказан прирост деревьев (верхняя кривая) и солнечная активность (нижняя кривая), полученные А. Дугласом на основании анализа данных о приросте деревьев в лесах Англии, Норвегии, Швеции, Германии и Австрии. Видно, что максимумы в толщине годичных колец приходятся как на годы максимальной, так и на годы минимальной солнечной активности. Правда, в последнем случае прирост меньше, чем в первом. Как это понять? Что заставляет растения при минимальной солнечной активности развиваться активнее? В сущности, здесь парадокса нет. Просто мы определяем солнечную активность (как это ни странно) не совсем правильно. Уровень солнечной активности определяется величиной чисел Вольфа (относительных чисел солнечной активности). А числа Вольфа определяются числом солнечных пятен. Что же влияет на развитие растений? Конечно, не число солнечных пятен и не число их групп. На развитие растений оказывает влияние прежде всего характер атмосферной циркуляции, а конкретно — количество осадков и температура воздуха. Но характер атмосферной циркуляции зависит от той солнечной энергии, которая переносится от Солнца в верхнюю атмосферу Земли потоками заряженных частиц. Если бы мы определяли солнечную активность не числами Вольфа, а величиной этой энергии, то получили бы на приведенном графике лучшее соответствие кривых. Это произошло бы за счет того, что определенная таким образом (через энергию заряженных частиц) солнечная активность имела бы в продолжение 11 лет не один, а два максимума. Второй, меньший максимум, пришелся бы там, где числа Вольфа дают глубокий минимум. Если большой максимум достаточно хорошо описывается числами Вольфа, то второго максимума они не показывают. В это время (в годы минимальной солнечной активности) солнечная энергия переносится заряженными частицами, которые не связаны с солнечными пятнами. Поэтому и возможна ситуация, что солнечная энергия, переносимая заряженными частицами от Солнца к Земле, довольно велика, а солнечная активность низка, минимальна. Таким образом, два максимума в толщине годовых колец деревьев соответствуют двум максимумам истинной солнечной активности. Эта зависимость настолько стабильна, неизменна, что ее можно использовать "наоборот", то есть по характеру изменения толщины годичных колец деревьев определять величину солнечной активности.
А. Дуглас выполнил большой объем работ, которые были отнюдь нетривиальными. Будучи астрофизиком, он, в сущности, занялся, как казалось на первый взгляд, чисто биологической проблемой. Не было средств для перевозки древесных спилов с разных материков. На это уходила часть собственного заработка. Не хватало рабочих рук — помогала семья А. Дугласа. Тем не менее дело было сделано. И какое дело! Оно позволило не только показать, сколь тесно мы связаны с космосом (раз связана с ним жизнь растений, значит, связана с ним и наша жизнь, жизнь всей биосферы) , но и дать в руки специалистов различных профилей новый мощный инструмент, позволяющий определять хронологию по спилам деревьев. В сущности, появилась новая наука— дендрохронология. Надо добавить, что создавал дендрохрогнологию А. Дуглас не только по спилам деревьев, но и с привлечением археологии. Те периоды, которые не перекрывались срезами деревьев, он восполнял деревьями (бревнами) , которые были спилены ранее, но хорошо датировались . Так, он использовал бревна из развалин древнеиндейс-кого поселения Хопи. Датирование бревен было проведено археологами на основании найденных здесь же осколков глиняной посуды. Любопытно указать, что за вторую половину XVII в. данные дендрохронологии А. Дугласа хорошо согласовались с солнечными данными только после того., как астроном из Гринвича Е. Маундер уточнил солнечные данные за этот период.
Ф. Н. Шведов озаглавил свою статью о возможных прогнозах засухи так: "Дерево как летопись засух". Исследования показали, что следует говорить не только о засухах, определяемых по срезам деревьев, но и о всем комплексе земных процессов, как в земной атмосфере и гидросфере, так и в биосфере.
На сегодняшний день данные по дендрохронологии, полученные А. Дугласом, существенно расширены. Но это отнюдь не умаляет огромной заслуги самого А. Дугласа. Он был пионером в этом трудном деле. Он первым не просто обратил внимание на связь между развитием растений и солнечной активностью, но и получил доказательства этой связи (рис. 40) .
Большая дендрохронологическая летопись собрана в Аризонс-ком университете США. Здесь среди тысячи живых деревьев имеется даже такое, возраст которого составляет 4600 лет. Кроме живых в летописи были использованы и мертвые (сухие) деревья. Вся летопись, или, другими словами, непрерывная дендрохронологичес-кая таблица составила на 1967 год период протяженностью 7117 лет. Работы продолжались и после 1967 г., то есть таблица продолжает расти. Это значит, что начиная с 5150 г. до н. э. мы можем знать прирост деревьев за каждый из 7117 лет. Эта дендрохронологичес-кая таблица имеет огромное значение не только для изучения солнечно-земных связей, но и для составления прогнозов земных процессов, которые зависят от солнечной активности, для прогнозов засух и влажных периодов. Обработка этих данных с помощью современных математических методов позволяет делать такие прогнозы.
Советские ученые также достигли немалых успехов в составлении хронологических таблиц по срезам деревьев. Конечно, в Европе и Азии нет мамонтовых деревьев, живущих в продолжение тысячелетий, как в Америке, тем не менее составлена таблица начиная с 884 г. н. э. Использовались не только деревья (в живом и мертвом виде) , но и бревна археологических раскопок.
Исследование срезов деревьев позволило установить не только наличие 11-летнего цикла (с двумя максимумами). Наиболее устойчиво, четко выделяется 22-летний цикл. Он является главным и по физической сути единым в солнечной активности. С периодом в 22 года меняются циклически направления магнитных полей солнечных активных областей. Но из срезов деревьев было четко установлено и наличие "векового" цикла. Для секвойи он равен 84 годам. Но амплитуда (размах) колебаний вековых циклов меняется от одного цикла к соседнему. Эти изменения, колебания имеют период, равный примерно 600 годам. Так проявляется в развитии растений 600-летний цикл солнечной активности. Важно понять, что циклы более длинные составляются циклами более короткими, то есть одни завязаны с другими. Так, максимумы (гребни) 600-летнего цикла накладываются на вековые колебания. От их соотношения зависит результат такого наложения. Поэтому не надо думать, что в природе идут процессы по жесткому кругу с определенным периодом. Процессы в одном цикле (любой продолжительности!) не повторяют полностью процессов в предыдущих циклах той же длительности. Но сама цикличность процессов неизменна. Она проявляется не только в изменении толщины годичных колец деревьев, но и в атмосферной циркуляции, а значит, и в осадочных отложениях в озерах и уровне воды в реках, морях и озерах ит. д.
Очень не хотелось бы, чтобы у читателя сложилось представление, что достаточно знать солнечные циклы различной продолжительности, чтобы установить все, что происходило в околоземном пространстве и биосфере. Такое упрощенное понимание солнечно-земных связей всегда приносило только вред солнечно-земной физике и гелиобиологии. На самом деле пути воздействия космоса на биосферу, в частности на растения, значительно сложнее. О цикличности процессов в околоземном пространстве и возможности их прогнозирования Ф. Н. Шведов писал: "Как бы полны ни были наши познания относительно периодичности осадков в прошедшем, они должны иметь эмпирическое значение и не могут быть с уверенностью распространяемы на будущее до тех пор, пока не будет доказана неизменность той неизвестной причины, которою эта периодичность обусловливается".
Что касается причин, то их довольно много. Прежде всего, влияние космических условий на развитие растений можно разделить на две группы— прямое и опосредствованное. Прямым является такое влияние, при котором космический фактор (например, лучистая энергия Солнца) действует на клетки растения непосредственно. Так, растения переводят энергию солнечного волнового излучения непосредственно в химическую энергию органических веществ. Имеются и другие возможности прямого влияния космических факторов (например, электромагнитных волн) на растения и животные.
Кроме прямого воздействия, космические факторы могут оказывать (наказывают) опосредствованное влияние на растения, то есть они изменяют атмосферную циркуляцию, что приводит к изменению климата, а эти изменения, в свою очередь, влияют на развитие растений. Мы же видим только конечный результат — толщину годичного кольца данного дерева. А ведь изменение циркуляции атмосферы в регионах с разными местными природными условиями приведет к разным последствиям в изменении осадков, температуры. Поскольку условия развития деревьев (разных типов леса) очень сильно влияют на его прирост, то и результаты в виде толщины годичных колец будут различными. Так, было установлено, что высоко над уровнем моря ширина годичных колец деревьев зависит главным образом от температуры во время вегетационного периода, тогда как на более низких уровнях (в долинах) она зависит прежде всего от увлажненности. У среднеазиатского можжевельника — арчи в жаркие сезоны в долинах рост замедляется (годовые кольца тонкие), а в горах в такие сезоны возникают наибольшие годовые кольца, то есть растение развивается ускоренно. Надо иметь в виду, что развитие зависит и от типа данного леса. Однако несмотря на все это, во всех изменениях годичных колец различных деревьев выявляется определенная их зависимость от солнечной активности.