나무줄기를 절단할 때, 절단면에는 여러 개의 밝고 어두운 동심선이 보입니다. 이 선들은 나무의 나이와 관련되어 있으며, 매년 하나씩 추가되어서 '연간 고환'이라고 불립니다. 연간 고환의 가장 특성적인 점은 두께와 모양이 다르다는 것입니다. 식물의 성장 및 발달은 세포가 계속 분열되는 결과 때문에 이루어지며, 줄기의 두께도 예외적으로 두드러진 多年생 목본식물에서만 계속 증가합니다. 이는 식물학적으로 형성층이라고 불리는 특정 조직이 줄기의 피부(되بي부)와 목부 사이에 위치하기 때문입니다. 형성층은 바깥으로 분열되어 피부(되비부)를 형성하고, 안쪽으로 분열되어 목부를 형성합니다. 그러나, 바깥으로 분열된 세포의 수는 안쪽으로 분열된 세포의 수보다 훨씬 적으므로, 목부는 계속 두께가 되고 피부의 두께는 거의 변하지 않습니다.
게다가, 형성층 세포의 분열 속도는 계절의 영향을 받아, 주기적으로 변합니다. 봄과 여름에는 따뜻하고 비가 많아, 형성층에서 나온 새로운 세포가 크고 많아서 이 기간 동안 나무는 비교적 가벼운 질감과 밝은 색을 가지고 있습니다. 여름 말부터 가을까지는 기온과 물 등의 조건이 식물 성장에 적합하지 않아, 분열된 세포는 작아집니다. 그로 인해 나무는 질감이 밀고 색이 어두워집니다. 겨울에는 나무가 수면에 들어가서 분열이 중단되고 성장이 중단됩니다. 이러한 계절의 변화 때문에 형성층의 분열 속도도 변하며, 우리가 보는 연간 고환의 두께와 색이 달라집니다.
그러나, 모든 식물이 형성층 세포를 가지고 나무줄기를 두께 있게 만들 수는 없습니다. 사실, 식물 세계에서는 오직 나무와 양지류만이 형성층을 가지고 있습니다. 예를 들면, 단지목 식물 대부분은 형성층 조직이 없어 줄기를 두께 있게 만들 수 없습니다.
깊고 얕은 연간 고환에는 식물학자만이 이해할 수 있는 정보가 포함되어 있습니다. 사실, 각 연간 고환은 한 번의 厚い 밝은 색과 한 번의 얇은 어두운 색으로 구성되어 있으며, 이는 자연의 '특별한 글자'처럼 나무가 자라는 지역의 기후 및 환경 변화를 충실하게 기록합니다. 왜냐하면, 좋은 기후에서는 나무가 잘 자라서 목부가 두께 있고, 연간 고환도 크게 나오기 때문입니다. 반대로, 한 연간 고환이 얇다면 그 해의 기후가 나쁜 것을 의미하며, 추위, 가뭄, 질병 등이 있을 것입니다. 이외에도, 우리는 죽은 오래된 나무의 나이 역시 연간 고환을 통해 확인할 수 있습니다. 예를 들면, 3년 동안 가뭄이 지속되면 나무는 3개의 좁은 연간 고환을 형성하게 되는데, 같은 지역의 같은 기간의 나무들은 모두 같습니다, 큰 나무든 작은 나무든. 이러한 방법으로 우리는 살아있는 나무에서 가뭄이 일어난 정확한 년도를 확인할 수 있고, 죽은 나무에서 해당 연간 고환을 확인할 수 있으며, 이를 통해 오래된 나무의 나이 역시 확인할 수 있습니다.