在树木被锯倒后，一个引人注目的现象便显现出来：树干的横切面上出现了色彩不一、大小各异的同心圆环。这些圆环构成了树木的“年轮”。年轮的形成，是由于树木的形成层每年活动的结果。在春日，气候温和且降水充足，有利于树木生长，此时形成层的细胞活跃，新产生的细胞较大且明显，导管数量多，木材因此颜色较浅、质地较软。进入夏季，气温升高、降水减少，尤其是秋季，天气更冷，降水稀少，形成层活动减缓，出的细胞较小，细胞壁更厚，导管数量减少，木材因此变得更密、更硬，色泽更深。树木内部的细胞和导管每年都会经历一次从大到小、从松到密的转变，从而在木材中留下了色泽和质地不同的环状纹理，即年轮。
每个年轮反映的是树木在其生长环境中经历的一个气候周期，通常气候每年有一个周期性的变化，因此年轮也代表了一年的生长状况。通过年轮的数量，我们可以推断出树木的年龄，这有助于研究森林的历史。然而，由于形成层的节奏性活动，有时在一年内可以形成几个年轮，这被称为假年轮。例如，柑橘类植物一年内可能形成三个年轮。因此，由年轮计算得出的树木年龄，通常只是一个估算值。
年轮的宽窄不仅可用于估算树木的年龄，还能揭示树木的生长状况及其与当地环境的气候关系。在气候条件优越的情况下，树木生长旺盛，木质部增长较多，年轮较宽；相反，气候恶劣时年轮则窄。例如，树木早期年轮通常较宽，表明那时树木生长旺盛；而在经历了若干窄年轮之后，突然出现宽年轮，说明那些年份气候条件适宜，有利于树木生长。此外，偏心的年轮表明树木两侧的生长条件不同，通常在北半球，向南的一面由于更温暖，因此年轮较宽。
研究表明，地球上的气温变化大约有一个200年循环的周期。通过研究1900年至1960年间年轮的变化，发现在这个200年的大周期中，还存在33年、72年、92年、111年等小的气候变化周期，这些周期大多与11至11.5年的太阳黑子活动周期相关。这表明太阳活动直接影响到地球气温的变化。
目前，使用专门的钻具可以从树皮一直钻到树心，取出包含全部年轮的薄片，这样就不需要砍伐树木就能计算出树木的年龄。通过对年轮变化规律的研究，结合对所在地区气候的了解，对于制定超长期气象预报和造林规划等方面，具有重要的指导意义。
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