Die längste lückenlose Jahrringreihe der Welt reicht in Mitteleuropa rund 14.000 Jahre zurück, bis ans Ende der letzten Eiszeit. Aufgebaut hat sie die Universität Hohenheim aus Eichen und Kiefern, deren Holz aus Flussschottern, Mooren und Braunkohlegruben stammt. Das erstaunt, weil der älteste noch lebende Baum der Welt, eine Grannenkiefer in den White Mountains Kaliforniens, nur etwa 4.850 Jahre zählt. Die Chronologie ist also keine Aufnahme eines einzelnen Baumes, sondern eine Collage aus vielen, die sich zeitlich überlappen.
Jedes Jahr legt ein Baum einen Ring an, dessen Breite von Wetter und Standort abhängt. Feuchte Sommer ergeben breite, trockene schmale Ringe, und dieses Muster ist in allen Bäumen einer Region gleich. Ein Stamm aus dem Mittelalter und ein Balken aus der Römerzeit können deshalb ineinander verschoben werden, bis die Muster zur Deckung kommen. Wo ein Ende der einen Reihe zu einem Anfang der anderen passt, wird sie angehängt. So wächst die Reihe in die Vergangenheit, Probe für Probe.
Auf den ersten 10.000 Jahren stützt sich ein dichtes Netz aus Eichenhölzern. Davor wechselt das Material zu Kiefern, die nach der Eiszeit als erste Bäume zurückkehrten. Mit der Aufnahme bis ins Spätglazial ist die Kette so belastbar, dass sie als Eichmaßstab für die Radiokohlenstoffdatierung dient.
Wie weit die Reihe belastbar ist
Wie tief eine Chronologie zurückreicht, entscheiden weder Alter noch Größe eines einzelnen Fundes, sondern die Zahl der überlappenden Hölzer. Zwischen zwei Stämmen müssen sich mindestens 80 bis 100 Ringe decken, damit der Vergleich statistisch trägt. Fehlt irgendwo eine solche Brücke, bleibt sie eine schwimmende Chronologie: Das Ergebnis ordnet die Jahre in ihrer Abfolge, lässt sich aber auf kein Kalenderjahr festnageln. Genau an diesem Punkt hilft die Radiokohlenstoffmethode weiter, die das ungefähre Alter liefert und die Lücke einkreist. Kleine Lücken lassen sich bisweilen mit Hölzern aus Nachbarregionen schließen, doch dann sinkt die Sicherheit, weil Klima und Wachstum nicht mehr identisch sind. Deshalb werden solche Anschlüsse eigens markiert und mit zusätzlichen Proben abgesichert.
Dass ausgerechnet Mitteleuropa so weit zurückreicht, liegt an zwei Umständen. Flüsse wie Main und Donau haben über Jahrtausende Eichenstämme in ihre Kiesbetten eingebettet, wo die Hölzer ohne Sauerstoff nicht verrotteten. Dazu kommt die Dichte des Bestands, denn ein einziger Fundort liefert häufig Dutzende Stämme aus verschiedenen Epochen. Die Belastbarkeit einer solchen Kette lässt sich an einigen Kriterien messen:
- Überlappung von mindestens 80 Ringen zwischen benachbarten Proben
- Gleiche Baumart und ähnliches Klima am Standort
- Mehrere unabhängige Reihen für denselben Zeitraum
- Bestätigung durch Radiokohlenstoffwerte an ausgewählten Ringen
Mit diesen Prüfsteinen gilt die Hohenheimer Reihe als eine der verlässlichsten Zeitskalen der Erdgeschichte.
Was Jahrringe über Klima und Katastrophen verraten
Die Breite eines Rings ist ein Thermometer und ein Regenmesser zugleich. In kühlen, feuchten Jahren wachsen Bäume in nördlichen Lagen schlecht, in warmen gut, an trockenen Standorten gilt das Gegenteil. Zusätzlich lässt sich die Dichte des Spätholzes messen, die ein genaues Maß für die Sommertemperatur ist. Aus Jahrringen lässt sich so das Klima der letzten Jahrtausende Jahr für Jahr rekonstruieren, lange vor den ersten Messreihen. Kiefern an der Baumgrenze und Eichen auf trockenen Böden geben dabei verlässliche Signale, weil dort ein einzelner Faktor das Wachstum bestimmt und sich Warm- und Kaltphasen sauber voneinander trennen lassen.
Einzelne Katastrophen hinterlassen deutliche Spuren. Nach dem Ausbruch des Tambora 1815 blieb der Sommer 1816 in Europa so kühl, dass die Ringe vieler Bäume auffallend schmal ausfielen. Noch eindrucksvoller ist ein Fund aus Japan: In Zedernringen aus den Jahren 774 und 775 entdeckten Forscher einen plötzlichen Anstieg des Kohlenstoffisotops 14C um etwa 1,2 Prozent, der auf einen gewaltigen Strahlungsausbruch aus dem Weltraum zurückgeht. Seither sind solche Sprünge als Miyake-Ereignisse bekannt, und sie dienen heute als Fixpunkte, mit denen sich Jahrringreihen aus aller Welt auf das Jahr genau aneinander festmachen lassen.
Vom Jahrring zur Kalibrierkurve für die Radiokohlenstoffdatierung
Die Radiokohlenstoffmethode misst, wie viel 14C in organischem Material übrig ist. Das Verfahren setzt voraus, dass der Anteil in der Atmosphäre immer gleich war, und das stimmt nicht: Er schwankt mit dem Erdmagnetfeld und der Sonnenaktivität. Ein Rohwert in Radiokohlenstoffjahren kann deshalb um mehrere hundert Jahre, in der Zeit des Spätglazials um über tausend Jahre, vom Kalenderalter abweichen.
Genau hier liefern die Jahrringe den Maßstab. Für jedes Ring wird das Alter durch Zählen sicher bestimmt, und im Labor wird der 14C Gehalt des Holzes gemessen. Aus den Wertepaaren entsteht eine Kalibrierkurve, an der jedes unbekannte Alter abgelesen werden kann. Die aktuelle internationale Kurve stützt sich bis rund 13.900 Jahre vor heute auf Jahrringe, darüber hinaus auf Korallen und Seesedimente mit größerer Unsicherheit. Für Archäologen, Geologen und Klimaforscher ist das der Grund, warum Funde aus der letzten Eiszeit überhaupt in Kalenderjahren angegeben werden können. Messen mehrere Labore dieselbe Probe, werden die Ergebnisse gemittelt, und die Streuung geht als Unsicherheit in die Kurve ein. Die Kurve wird regelmäßig überarbeitet, sobald neue Jahrringreihen oder präzisere Labormessungen vorliegen, und jede neue Fassung verschiebt einzelne Daten um einige Jahrzehnte.
Wo Jahrringe an Grenzen stoßen
Ganz fehlerfrei ist die Methode nicht. In sehr trockenen Jahren können Bäume einen Ring auslassen, und an manchen Standorten bilden sie in einem Sommer zwei, weil ein Kälteeinbruch das Wachstum unterbricht. Solche Fehlringe und Doppelringe würden jede Zählung verfälschen. Das Kreuzdatieren fängt sie auf, denn ein fehlender Ring fällt im Vergleich mit zehn Nachbarbäumen sofort auf.
Eine zweite Grenze liegt im Material. In den Tropen wachsen viele Bäume das ganze Jahr, und es entstehen keine deutlichen Ringe. Auch Fichten aus Regenwäldern oder Bäume mit ständig feuchtem Boden zeigen kaum Unterschiede von Jahr zu Jahr, sodass sich keine Muster zum Abgleichen ergeben. Brauchbar sind vor allem Bäume mit deutlicher Jahreszeit in gemäßigten und kalten Zonen:
- Eichen mit breiten, gut erkennbaren Ringen
- Kiefern und Lärchen an der Baumgrenze
- Tannen und Fichten in kühlen Gebirgslagen
Für die Probenahme genügt ein Bohrkern von fünf Millimetern Durchmesser, der den Stamm kaum schädigt. Bei Bauholz aus alten Häusern werden die Kerne meist am Dachstuhl entnommen, wo das Holz ohne Eingriff in die Bausubstanz zugänglich ist. Aus den Ringen ergibt sich das Fälljahr der Bäume und damit häufig das Baujahr des Hauses, in manchen Fällen sogar die Jahreszeit des Einschlags, wenn die Waldkante noch erhalten ist.
