L’arbre forme la principale structure de la forêt. En vivant en communauté, les arbres créent un habitat accueillant pour de nombreuses espèces de végétaux, d’animaux, de champignons et de microorganismes. Toutes les étapes de la vie d’un arbre ont lieu dans cet espace et participent à son maintien. De la même manière, certaines espèces de la forêt participent à ces jalons de vie. Nous allons parcourir les étapes du cycle de vie de l’arbre, tout en observant sa place au sein de l’écosystème forestier.

Germination

La vie d’un arbre commence avec une graine. Une petite graine qui a traversé l’hiver et qui rencontre les premières gouttes et les premiers rayons de soleil du printemps. Elle va lentement s’ouvrir et mettre en place ce qui va lui permettre de produire de l’énergie : le germe utilise les réserves que contient la graine pour étirer ses premières racines et déployer ses feuilles. Les premières feuilles sont déjà présentes dans la graine, on les appelle les cotylédons, ils permettent de récupérer l’énergie du soleil pour pouvoir grandir. Ils ont souvent une forme différente de celle des autres feuilles. Très rapidement, la petite pousse est donc capable de réaliser la photosynthèse et entame sa longue croissance.

Croissance

Le jeune arbre entame alors sa croissance et devra gagner sa place au soleil s’il veut survivre face à la compétition. Cette phase peut prendre de 10 à 80 ans selon les espèces. Les bourgeons se forment, les branches et les racines s’allongent. Chaque printemps est le temps de la mise en place de nouvelles feuilles et de nouveaux embranchements. Quand l’hiver approche, les bourgeons du printemps suivant sont déjà prêts pour le retour du soleil et du climat doux.

D’un point de vue plus précis, la croissance végétale se fait dans les airs et sous terre, simultanément. Le centre de croissance est situé à l’extrémité de chaque branche et chaque racine. Il est constitué de cellules pouvant se diviser indéfiniment. On appelle cette zone le méristème. Il met en place les prochains embranchements, les ébauches de feuilles et de boutons floraux. Il peut en théorie croître à l’infini. 

Chaque année, une branche gagne un segment en longueur, et peut former des branches secondaires perpendiculaires. Chaque espèce a une allure préconçue : la disposition des bourgeons, l’ordre suivant lequel ils éclosent, la fréquence à laquelle une branche s’allonge. Un chêne n’aura pas la même allure ni la même envergure qu’un hêtre ou qu’un saule.

 Dans les faits, les arbres vont adopter une forme au cours de leur croissance qui dépendra de leur environnement. Ils occuperont l’espace qui leur est donné parmi les autres végétaux. En forêt, les contraintes de lumière et d’espace influencent l’allure des arbres. Les branches les plus basses, à l’ombre, sont délaissées, et certains arbres se tordent pour atteindre la lumière.

L’arbre grandit tout au long de sa vie. Si la croissance verticale ralentit puis s’interrompt progressivement, il continue de croître en largeur. On parle également de méristème, secondaire cette fois-ci. Il désigne les cellules placées sous l’écorce qui seront responsables de créer de nouveaux vaisseaux de circulation de la sève : le phloème et le xylème. Cette nouvelle couche viendra comprimer la précédente, qui ne sera plus utilisée, et formera un nouveau cerne dans le bois. Le nombre de cernes d’un arbre coupé permet bien de déterminer son âge.

Au fil des années, les cernes internes meurent et servent uniquement de support à l’arbre qui gagne en taille et en poids, et à ses branches déployées. Un ancrage puissant dans le sol et un tronc solide protègeront l’arbre des vents violents qui risqueraient de le déraciner ou de le briser. La circulation de la sève se fait en périphérie, sous l’écorce. Voilà pourquoi on retrouve parfois des arbres creux, toujours vivants, qui servent de cachette pour quelques espèces qui les auront repérés. Les cernes morts auront été creusés par un oiseau, ou des insectes et ne sont pas indispensables à la survie de ces arbres.

Reproduction

Passé un certain temps, souvent quelques années, l’arbre devient capable de se reproduire ! Tout comme les autres végétaux, il se reproduit grâce au pollen. Chez les conifères, il est libéré à partir de cônes, chez la plupart des feuillus, ce sont plutôt des fleurs qui s’en chargent. Elles peuvent être grandes ou minuscules, avoir des pétales aux couleurs chatoyantes, ou aucun, un parfum attirant ou une odeur putride ; tout dépend de leur mode de pollinisation.

Si elle se repose sur les insectes, les fleurs sont, larges, colorées et odorantes pour les attirer. C’est le cas des arbres fruitiers comme les cerisiers et les pruniers.

Souvent, elle est plutôt assurée par le vent. Les fleurs sont alors plus discrètes, faites pour larguer le pollen et l’attraper. Les chatons des chênes sont des regroupements de fleurs facilement observables qui utilisent le vent pour être pollinisées. Pour maximiser les chances de féconder une fleur, des quantités abondantes de pollen sont libérées simultanément. C’est pourquoi on retrouve du pollen dans l’air un peu partout quand vient la saison. 

Lorsque le pollen atteint une fleur, il rejoint le pistil et féconde un ovule, la future graine. Un fruit commence alors à se former. Ce fruit peut être une baie avec des pépins, une drupe avec un noyau, ou un akène, un « fruit sec ». Dans la forêt, la plupart des fruits sont des akènes : les glands, les pignons de pin, les samares des érables, les châtaignes… Ce sont des fruits oléagineux, c’est-à-dire avec très peu, ou pas d’eau, et beaucoup d’huile. Ils ne sont donc pas sensibles au gel et traversent l’hiver à même le sol en attendant l’arrivée des beaux jours.

L’objectif des végétaux est de conquérir de nouveaux territoires, de germer loin du parent. Afin de disséminer leurs graines, les arbres optent pour plusieurs stratégies, comme l’utilisation des courants d’air (érable), l’écoulement de l’eau, le transport passif des animaux par ingestion (fruits à chair sucrée) ou par fixation sur leur pelage. Certaines graines commencent à germer dans le système digestif des animaux qui consomment leur fruit. 

Le Geai des chênes (Garrulus glandarius) est un oiseau qui fait des réserves de graines pendant l’automne en prévision de l’hiver. Pour ce faire, il enfouit des glands dans le sol. Un geai peut enfouir jusqu’à 4600 glands dans le sol par an. Il ne les récupèrera pas tous, et les oubliés formeront au printemps une petite plantule. C’est donc un oiseau planteur de forêts !

Les arbres peuvent aussi utiliser un autre mode de reproduction, asexué et végétatif, qui ne demande pas de rencontre avec un autre membre de l’espèce. C’est ce qui est utilisé quand on réalise des boutures. Certaines branches sectionnées sont capables de former de nouvelles racines si les conditions de température et d’humidité sont optimales. On obtient ainsi un jeune spécimen, clone de l’arbre original. Cette technique apporte une sécurité à l’arbre, en cas de tempête violente, une blanche coupée aura sa chance de continuer à vivre, indépendamment de l’arbre. Ces propriétés sont extrêmement exploitées par l’homme, et surviennent rarement en milieu naturel.

              Un autre mode de reproduction végétative est le clonage par stolon. Un plant forme un stolon, une tige aérienne qui a pour origine la base de la plante et qui s’étend à la surface du sol. À partir de ce stolon, la plante-mère va produire une plante-fille sur le stolon, avec ses propres feuilles et racines. Une fois que la plante-fille est autonome et bien ancrée dans le sol, le stolon meurt, et on obtient un clone de la plante-mère. 

C’est un phénomène facilement observable chez les fraisiers, mais on ne le retrouve pas chez les arbres. Un stolon aérien n’est pas adapté, les arbres préfèrent le faire passer sous terre. On parle alors de drageon. Ce phénomène peut être observé chez le pommier ou chez l’acacia (le robinier faux-acacia Robinia pseudoacacia) qui sont souvent entourés d’arbrisseaux, clones de l’arbre principal. Une forêt des États-Unis, Pando, est composée d’un seul arbre, qui s’est cloné au fil des années. Elle est considérée comme l’organisme vivant le plus lourd et le plus âgé de la planète. Elle est aujourd’hui menacée par la population d’herbivores qui prolifère suite à la chasse de leurs prédateurs. (Plus d’informations ici) 

Ces deux modes de reproduction apportent chacun leurs avantages et leurs inconvénients : la reproduction sexuée est lente et risquée mais permet la mise en place d’une grande diversité génétique et augmente la capacité d’adaptation de l’espèce aux pressions et aux maladies, c’est ce qui permet la sélection naturelle sur une très grande échelle de temps ; la reproduction végétative est quant à elle beaucoup plus rapide, ce qui permet à l’arbre de coloniser très rapidement une zone, de survivre en cas d’accident, et d’augmenter l’étendue de la reproduction sexuée.

Mort

Lorsque la sève n’atteint plus la cime, les branches commencent à sécher et l’arbre meurt peu à peu. Sa structure restera en place, il servira d’habitat pour de nombreux habitants de la forêt : champignons, oiseaux, insectes, petits mammifères, lichens et lierres. Sa décomposition, tout comme sa croissance, est très lente. C’est un corps très dense et solide qui retournera à la terre en temps voulu. En attendant qu’il s’effrite, il restera debout, ou formera de beaux reliefs s’il vient à être couché sur le sol. Le bois mort apporte beaucoup au sol de la forêt.

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Crédit de la photo principale : Bois de Buckenberg – Alsace France © Claude Guihard / Biosphoto

Sources :

• Sueron, C., 1997. La vie de la forêt. Collection Les hommes et la nature, Éditions Office national des forêts. 47p.
• Méristème, Akène, Stolon, Geai du chêne. Wikipédia France

Les arbres sont des êtres vivants ancrés dans le sol. Dès l’instant qu’ils commencent à germer, ils s’implantent et ne quitteront jamais leur sol, sauf intervention externe.

Créer sa propre énergie pour grandir

Au sein de la chaîne alimentaire, les arbres forment le premier maillon : les producteurs primaires. Ils ne consomment pas d’autres êtres vivants pour grandir. Pourtant, en tant qu’organisme vivant, la matière première permettant de construire les tissus et de fournir l’énergie nécessaire au maintien des fonctions vitales est la matière organique. Elle désigne les éléments riches en atomes de carbone, comme les sucres, qui forment la majorité de notre alimentation. S’ils ne s’en nourrissent pas, les arbres tout comme les autres végétaux, la produisent grâce à la photosynthèse. Ils récupèrent l’énergie solaire grâce à leurs feuilles, et à partir des minéraux et de l’eau qu’ils extraient du sol par leurs racines, ils créent la matière organique dont ils ont besoin. Les racines s’étendent de plus en plus au cours de la croissance de l’arbre, tout comme son feuillage. Il n’est donc pas étonnant que le sol des forêts soit recouvert de très grosses racines.

Cette réaction a lieu dans les cellules contenant de la chlorophylle, dans les feuilles de l’arbre. Les feuilles sont donc à l’origine de la production de toute l’énergie de l’arbre. Pour redistribuer cette énergie à toutes les cellules au travers de son corps, il possède tout comme les animaux un système circulatoire.

Le système circulatoire des végétaux

Comme au sein de tout être vivant, les molécules doivent pouvoir se déplacer de part et d’autre de l’organisme. Chez l’arbre il est important d’acheminer les minéraux des racines jusqu’aux feuilles, et de distribuer l’énergie produite par les feuilles au reste de l’organisme. Cette circulation se fait dans des vaisseaux grâce à un liquide, la sève. On distingue deux types de sèves qui n’ont pas la même composition : la sève brute et la sève élaborée.

La sève brute est riche en minéraux et est formée à partir des cellules racinaires. Elle doit être conduite aux feuilles qui ont besoin de l’eau et des minéraux qu’elle contient. L’arbre ne possède pas de pompe équivalente au cœur des vertébrés. La sève brute s’élève dans le xylème, vaisseau de bois s’étendant des racines aux branchages le long du tronc. Elle circule du bas vers le haut, dans le sens contraire de la gravité. Ce phénomène serait issu de la transpiration végétale : l’eau présente dans la sève brute est évaporée au niveau des stomates, minuscules pores que l’on retrouve au revers des feuilles. Cette évaporation induit une perte en eau en haut du xylème. Les racines puisant l’eau dans le sol, elles concentrent l’eau dans le bas du xylème. Ce déséquilibre entraîne la poussée de l’eau vers le haut, qui à l’état liquide cherche toujours à se répartir de façon homogène.

Sous l’écorce, dans des vaisseaux qu’on appelle le phloème, circule la sève élaborée. Elle est constituée des acides aminés et des glucides issus de la photosynthèse. Elle s’écoule hors de l’arbre lorsqu’il est blessé. De nombreux insectes profitent de ces blessures pour récupérer les nutriments de ce liquide gorgé de sucre. La sève élaborée a pour rôle d’acheminer les nutriments aux cellules de l’arbre qui pourront les utiliser comme source d’énergie. Certains endroits en ont particulièrement besoin, les boutons floraux, les fruits en croissance, les bourgeons de feuilles, les nouvelles branches ou racines.

Le système respiratoire

Les arbres respirent, comme tous les êtres vivants. La conversion de matière organique en énergie est une réaction chimique qui demande du dioxygène (O2) et qui libère du dioxyde de carbone (CO2). Ces échanges gazeux ont lieu au revers des feuilles. La libération de CO2 est l’issue inévitable de l’utilisation de glucides comme source d’énergie. Cependant, chez les arbres comme chez tous les végétaux, la photosynthèse compense la respiration, en consommant du dioxyde de carbone et en libérant du dioxygène. La composition de l’air reste donc équilibrée. Tout ce système reste opérationnel tant que l’arbre porte ses feuilles – ou ses aiguilles pour les conifères. Puisqu’en automne, les feuillus perdent leur couverture, ils entrent en dormance. Ils ne peuvent plus produire d’énergie. Le bourgeonnement de nouvelles feuilles le printemps venu est extrêmement énergivore, mais ce fonctionnement permet à l’arbre de traverser la saison à risques. La plupart des conifères ne perdent pas leurs aiguilles – sauf températures extrêmes – et restent actifs tout au long de l’hiver. 

L’eau, nécessaire pour survivre

Digestion, respiration… hydratation ! L’arbre boit lui aussi. Il a besoin d’eau pour transporter les minéraux des racines aux feuilles et pour réaliser la photosynthèse. La majorité de l’eau absorbée par la sève brute est évaporée au niveau des feuilles. C’est le phénomène de transpiration évoqué précédemment. Cette circulation d’eau permet à la sève brute d’avoir une consistance adéquate pour être élevée à plusieurs mètres ou dizaines de mètres de hauteur. On parle d’évapotranspiration, l’eau est transpirée sous forme de gaz, et comme une sueur. L’eau sert également de liquide de refroidissement : toutes ces réactions chimiques produisent beaucoup de chaleur. Il est donc indispensable que cette eau circule et maintienne la température de l’arbre à des valeurs normales.

La morphologie des feuilles permet à un maximum de gouttes de tomber au-dessus de l’étendue des racines. Elles interceptent les gouttelettes et les réunissent en gouttes plus grosses qui atterrissent sur le sol. Elles permettent aussi de créer une atmosphère humide si les gouttelettes ne sont pas assez nombreuses pour rejoindre le sol : elles d’évaporent sur les feuilles et rejoignent l’air ambiant.

L’organisation en forêt est un véritable avantage pour l’arbre. Le milieu devient une véritable éponge grâce aux mousses et à l’hummus. L’eau interceptée n’est pas qu’utilisée par les arbres et les végétaux, elle est également filtrée peu à peu à travers les couches du sol dans les profondeurs pour rejoindre les nappes phréatiques. Ainsi, la forêt est un barrage aux ruissellements et permet donc de limiter les inondations, de ralentir l’érosion des roches et de lutter contre l’assèchement des sols.

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Crédit de la photo principale : Arbres en forêt ©  *pascal* / Flickr

Sources :

• Sueron, C., 1997. La vie de la forêt. Collection Les hommes et la nature, Éditions Office national des forêts. 47p.
• Évapotranspiration, Interception des précipitations, Wikipédia France (consultés le 20/01/2023)

L’écosystème de la forêt est très riche et très organisé, et s’est construit au fur et à mesure de l’évolution. La forêt peut paraître chaotique : dans une guerre constante pour les ressources et une place au sol, chaque organisme a un besoin minimal de nutriments et d’un abri pour pouvoir survivre. Plusieurs stratégies sont apparues au cours de l’évolution pour pouvoir répartir au mieux les ressources.

Dans son fonctionnement, la forêt peut ressembler à un seul être vivant qui récupère son énergie de l’extérieur et qui doit être capable de la redistribuer à toutes les parties de son organisme. La source principale d’énergie est la lumière du Soleil. Elle permet la formation de matière organique à partir de matière minérale. Ce processus a lieu dans les végétaux grâce à la photosynthèse. Les autres sources sont la richesse du sol, auto-entretenue par la forêt elle-même, et l’eau.

Partager l’énergie du Soleil

La photosynthèse est réalisée par les plantes vertes, à l’intérieur des cellules de leurs feuilles. Ces cellules contiennent des chloroplastes : compartiments cellulaires contenant de la chlorophylle, le pigment vert à l’origine de la couleur des végétaux. Ce sont dans ces organites que la photosynthèse a lieu. La couleur verte que nous percevons est issue de l’absorption des rayons ultraviolets et infrarouges de la lumière du Soleil. Cette énergie est utilisée pour produire du sucre à partir de minéraux et d’eau. Le sucre produit est ensuite mis à disposition des cellules pour produire de l’énergie utilisable par l’organisme. 

La photosynthèse est indispensable aux plantes. Les cellules végétales, tout comme les cellules animales, ont besoin des éléments chimiques contenus dans la matière organique pour fonctionner : carbone, hydrogène, oxygène, azote et phosphore principalement. Ils ne sont pas capables de récupérer de la matière organique du monde extérieur comme les animaux le font en la consommant. Ils doivent donc la produire eux-mêmes : le sucre est un composé organique issu de la photosynthèse. Grâce à ce processus, le végétal va croître et produire des tissus organiques : bois, tiges, feuilles, fleurs… 

Ces tissus vont à leur tour être une source d’énergie pour les animaux. Ils pourront se la répartir au travers des chaînes alimentaires. L’énergie solaire est donc redistribuée à tous les habitants de la forêt, des microorganismes de l’humus aux grands mammifères.

Trouver sa place pour pousser, le défi de la flore et de la fonge des forêts.

La forêt couvre un territoire restreint. Sa population ne peut pas se répandre en largeur, elle s’est donc adaptée et préfère la hauteur. On peut délimiter plusieurs strates allant de la surface du sol à la cime des arbres.

La strate arborescente est formée par le feuillage des arbres les plus grands : les chênes, les pins, les hêtres et épicéas dans les forêts tempérées. Ici se déroule un combat silencieux pour parvenir à capter le plus de lumière solaire possible. Certains arbres dominent les autres, s’accaparant une très grande part des rayonnements. Les arbres dominés reçoivent bien moins d’énergie. On observe parfois des « fentes de timidité » : la cime des différents arbres ne se touche pas, et laisse un écart de 10 à 50 cm. L’origine de ce phénomène reste encore inconnue, mais une hypothèse serait que cette fente laisse passer la lumière, et limite la transmission de maladies d’arbre à arbre en limitant leur contact. C’est le cas des pins parasols (Pinus pinea).

La strate arbustive, située entre 1 et 7 mètres de hauteur est formée par les jeunes arbres. La strate herbacée contient les fleurs et les fougères. Ces deux strates dépendent de la densité de la strate arborescente et de la composition des sols. Si la strate arborescente est très dense, peu de lumière sera accessible aux végétaux situés en dessous. Ils seront en conséquence bien moins développés. De cette manière, si un arbre meurt, beaucoup de lumière sera disponible autour de sa souche, ce qui permettra à un autre arbre de grandir et de prendre sa place.

La strate muscinale représente le tapis de mousses, de lichen et de champignons qui couvre le sol de la forêt. Ils ont besoin de peu de lumière pour se développer mais de beaucoup d’eau. On peut donc observer une compétition dans l’épaisseur de l’humus à travers plusieurs morphologies de racines. Certaines restent en surface, d’autres vont puiser l’eau dans les profondeurs.

La place des autres espèces

Les animaux se répartissent à leur tour dans cet espace. Certains oiseaux volent à la cime des arbres, d’autres préfèrent leur tronc, d’autres encore le sol. Les petits mammifères choisissent eux aussi la position de leurs abris : galeries creusées dans le sol, terriers, creux des arbres ou buissons. De la même manière, certains champignons poussent à même le sol, alors que d’autres se hissent en hauteur sur les troncs.

Ce sont dans les zones de changement que les populations sont les plus diverses : changement de strate, aube et crépuscule, printemps et automne. Au cours de l’évolution, chaque espèce a trouvé sa place dans ce système. On observe donc une très grande diversité d’espèces au même endroit, partageant la même énergie en se la répartissant dans le temps et l’espace.

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Crédit de la photo principale : Hérisson d’Europe et champignons sur chablis en forêt France © Régis Cavignaux / Biosphoto

Sources :

• Sueron, C., 1997. La vie de la forêt. Collection Les hommes et la nature, Éditions Office national des forêts. 47p.
• Timidité , Wikipédia France