B/ La Croissance de l'Arbre en épaisseur

Comme pour beaucoup de plantes, la croissance de l'arbre dépend de nombreux facteurs environnementaux. Outre son potentiel génétique (un chêne grandit moins vite qu'un sapin ou qu'un pin), le lieu où il se trouve (le substrat c'est-à-dire la composition du sol, la pente du terrain, l'exposition à la lumière solaire, la concurrence avec d'autres espèces végétales), l'arbre est aussi soumis à des facteurs à impact plus occasionnel, comme les animaux, les parasites et bien sûr l'activité humaine (abattage, émondage, élagage, incendies).
Mais parmi les facteurs qui  déterminent la croissance de l'arbre, le facteur qui prédomine est le climat (les conditions climatiques). Il existe divers climats sur la planète qui ont chacun des caractéristiques météorologiques différentes et dont les phénomènes climatiques (températures, précipitations) peuvent eux-mêmes changer au cours du temps.

 

1) La croissance de l'arbre est annuelle et concentrique (figure n°3)

   
 Figure n°3 - Une croissance concentrique

 

La croissance de l'arbre se réalise de manière concentrique, de l'extérieur vers l'intérieur. Elle est assurée par le cambium, fine couche de cellules embryonnaires, située sous l'écorce. Le cambium constitue l'assise cellulaire du bois. 

Dès sa première année de vie, l'arbre produit, autour de sa moëlle, un cercle ou anneau de cellules, appelé cerne de croissance. Ce premier cerne constitué de cellules vivantes (stockant la nourriture et transportant la sève) s'appelle le bois d'aubier (ou bois vivant). L'année suivante, pendant la période de croissance, les cellules se divisent et un nouveau cerne de bois d'aubier se forme autour du précédent et ainsi de suite. Au bout de quelques années (environ 20 ans selon les espèces), le bois d'aubier le plus ancien meurt et devient ce que l'on appelle le bois de coeur (duramen ou bois mort). A mesure que l'arbre grandit, le nombre de cernes correspondant au bois de coeur augmente alors que le nombre de cernes d'aubier reste à peu près constant. Chaque fois que l'arbre grossit, c'est-à-dire lorsque se forme un nouveau cerne, l'écorce se fend et une nouvelle écorce se constitue.
 

Une coupe transversale et/ou radiale d'un tronc permet de distinguer les divers éléments qui le composent (Figures 4 et 5)
De l' extérieur vers l' intérieur on distingue :
- L'écorce : formée d'une part de l'écorce externe (cellules mortes),une enveloppe protectrice, étanche et imperméable et d'autre part de l' écorce interne (cellules vivantes ou liber);
- Le cambium : zone extensible entourant le bois et qui chaque année ajoute un cerne, un anneau de cellules. Vers l'extérieur, le cambium génère le liber (c'est dans le liber que la sève élaborée descend des feuilles vers les racines, par le plhoème, système de vaisseaux) et vers l'intérieur, il génére l'aubier.
- L'aubier (bois vivant) : formé du xylène (ensemble de vaisseaux dans lesquels monte la sève brute des racines vers les feuilles) et de rayons ligneux qui assurent l'alimentation entre le bois et l'écorce et qui jouent le rôle de rôle de réserves. Composé de cellules vivantes, l'aubier participe à la croissance de l'arbre.
- Le bois de coeur ou duramen (bois mort) : constitué de cellules mortes (bouchées par du matériau organique) et à paroi rigide (lignine imbibant la cellulose), le duramen ne participe plus à la croissance de l'arbre; il assure l'armature, le soutien de l'arbre.

De manière générale le duramen est plus dur, plus dense et donc plus résistant aux attaques de parasites, alors que le bois d'aubier est plus mou et moins résistant. C'est pourquoi les artisans du bois (charpentiers, ébénistes) enlèvent l'aubier (car non durable) pour ne travailler que le bois de coeur.

 

Figure n°4 - Anatomie d'un tronc d'arbre

 


                             
Figure n°5 - Section  d'une coupe transversale

 

La limite bois de coeur (duramen) / bois d'aubier est plus ou moins visible à l'oeil nu selon les espèces.
Peu visible pour certaines espèces comme le hêtre ou le bouleau, cette limite apparait nettement pour le chêne et le pin dont le duramen et l'aubier sont de couleurs bien distinctes comme nous pouvons le constater sur la figure n°6.
Cette différence de couleurs est particulièrement caractéristique du bois de chêne :  
son duramen contenant une forte proportion de lignine et de tanins est de couleur plus foncée.

 

 Figure n°6 - Observation à l'oeil nu : bois de chêne, bois de pin (coupes transversales)  

 

2) Dans nos pays à climat tempéré la croissance est cyclique car directement rythmée par les saisons

Chaque année la croissance se réalise au cours de deux saisons :
- au printemps, de fin mars à juin;
- en été, de juin à septembre.
La croissance est quasi-inexistante en automne et inexistante en hiver (l'arbre se met en repos, s'endort, pour ne se réveiller qu'au printemps de l'année suivante).

Cette croissance annuelle en deux périodes (printemps et été) explique que chaque cerne comporte deux parties distinctes :
- le bois de printemps (appelé bois initial). Comme au printemps (période de reprise de croissance), les besoins en eau sont importants (pour assurer le développement des feuilles et des fleurs) et que les conditions climatiques sont en général les plus favorables (chaleur et pluviométrie), cela permet une croissance plus rapide. Ainsi dans le cerne annuel, le bois de printemps apparait comme une large bande de bois, tendre et de couleur claire;
- le bois d'été (appelé bois final). Comme en été les conditions climatiques sont moins favorables (fortes chaleurs ou sécheresse), la croissance devient plus lente et dans le cerne, le bois d'été à la forme d'une bande plus étroite, dure, compacte et plus foncée. 

La distinction bois de printemps, bois d'été est souvent difficile à l'oeil nu. Mais elle apparait nettement lors de l'observation au microscope (figure n°7) :
le bois de printemps présente de grosses cellules alors que le bois d'été est formé de cellules plus petites.
L'observation au microscope permet aussi de mettre en évidence les structures cellulaires différentes des feuillus (ici un bois de chêne) et des résineux (ici un bois de pin).

 

Figure n° 7 - Distinction bois d'été (année n) bois de printemps (année n+1)

 

 Dans nos régions à climat tempéré, c'est précisément cette alternance bois de printemps, bois d'été, qui détermine le cerne annuel et qui permet donc de mieux distinguer les cernes annuels successifs. Il est ainsi plus facile de compter les cernes afin de connaître l'âge d'un arbre (le nombre de cernes indiquant la durée de vie de l'arbre).

Comme les conditions climatiques peuvent varier d'une année à l'autre, la largeur des cernes annuels (c'est-à-dire la quantité de bois produit par l'arbre)  est également variable.
La largeur globale d'un cerne annuel (bois de printemps et bois d'été) constitue alors un indicateur, une signature, des conditions climatiques qui existaient au cours de l'année :
- un cerne large indique de bonnes conditions de croissance;
- un cerne plus étroit révèle des conditions de croissance plus difficiles (périodes de forte sécheresse ou de gel intense et tardif).

Il convient cependant de préciser deux points importants :
- si  au cours d'une année n les conditions de croissance sont particulièrement difficiles, les conséquences seront visibles sur le cerne correspondant (cerne très étroit), mais elles seront également visibles sur les cernes des années suivantes et ce parfois jusqu'à 10 ou 15 ans, le temps que l'arbre refasse des réserves et se reconstitue "une santé"; ce phénomène explique que l'on puisse trouver une succession de cernes très étroits appelés microcernes, révélateurs de fortes variations climatiques;
- les microcernes peuvent tout simplement s'expliquer par l'âge avancé de l'arbre; si l'on prend l'exemple du chêne, sa croissance se déroule différemment selon son âge :  - de 1 à 15 ans, la croissance est très rapide (croissance dite de jeunesse);
                       - à partir de la 15ème année, la vitesse de croissance diminue et le chêne devient plus sensible aux variations climatiques;
                       - vers 150-200 ans, la chute de croissance entraîne l'apparition de microcernes essentiellement liés à l'âge de l'arbre.

Comme nous venons de le voir, sous l'influence de facteurs environnementaux parmi lesquels prédomine le climat, la largeur des cernes annuels (c'est-à-dire la quantité de bois produit par l'arbre) varie d'une année à l'autre. C'est sur cette variabilité que repose l'utilisation des cernes de croissance à des fins scientifiques et que se fonde tout particulièrement la dendrochronologie.  

 

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