Les arbres: 10 éléments essentiels à savoir
Author: Carolyn Fry
Date: 2025-09-10T22:00:00+00:00
Keywords: Nature; Plants; Trees; Environmental Conservation & Protection; Ecosystems & Habitats; Forests & Rainforests
Description: Découvrez l'un des meilleurs alliés de l'humain et de la biodiversité : l'arbre ! Les arbres sont des organismes aussi complexes que fascinants. Explorez le sujet en dix courts chapitres. Dans cet ouvrage accessible à tous, la spécialiste des sciences et de l'environnement Carolyn Fry vous offre un aperçu de l'adaptabilité des forêts et de leur importance pour la survie de la Terre. Vous apprendrez la longue histoire des arbres, de quelle manière les scientifiques s'inspirent de leurs propriétés pour mettre au point des inventions, ce qui menace leur survie et bien plus encore.
Publisher: Éditions Hurtubise

Les arbres

10 éléments essentiels à savoir

Becky Smethurst

Traduit de l’anglais par
Antoine Derouin

Pour Alex Benwell

Hâte de naviguer au coucher du soleil, quand l’Itchen Ferry Sturdy sera remis en état.

Avant-propos

Les arbres ont résisté à l’épreuve du temps. Apparue il y a 370 millions d’années, cette forme de vie s’est développée avec un tel succès que la nature l’a fait évoluer encore et encore. Aujourd’hui, à l’exception des régions polaires extrêmes et des plus hautes montagnes, les arbres existent dans tous les écosystèmes du monde. On en connaît 58 497 espèces, réparties en 257 familles botaniques de plantes. Elles vont du saule nain, qui ne mesure que quelques centimètres, au séquoia géant, qui peut dépasser 115 m. Les plus vieux arbres encore vivants aujourd’hui ont plus de 5000 ans.

Les arbres ont aussi contribué à l’essor de notre propre espèce. Au fil de leur évolution, ils ont amplifié les effets des premières plantes terrestres. Ils ont enrichi l’atmosphère d’oxygène, décomposé les roches, favorisé la formation de sols profonds et créé des habitats complexes qui ont abrité toutes sortes de champignons, d’insectes, d’oiseaux et d’autres animaux. Plus important encore, en tant que partie intégrante d’un système global parfaitement réglé et dans lequel tous les organismes vivants, la terre et les océans recyclaient continuellement des éléments et composés chimiques, ils ont contribué à la régulation de l’air et de la température de la planète, préparant les conditions planétaires qui permettront à l’humanité d’évoluer et de prospérer.

Nous pouvons constater à quel point la nature est interconnectée à travers le prisme des arbres et des forêts. À elles seules, 2 espèces de chênes contribuent à l’existence de plus de 2 300 autres formes de vie, tandis que certaines variétés d’arbres nécessitent le soutien de plusieurs autres organismes vivants pour s’épanouir pleinement. Comme vous le découvrirez au chapitre 3, le noyer du Brésil dépend ainsi de plantes, d’insectes et d’un mammifère pour subsister – et puisque cet arbre n’est pas facile à faire pousser, nous sommes donc aussi tributaires de ces espèces pour chaque noix du Brésil consommée. Le naturaliste américain d’origine écossaise John Muir l’avait constaté: «Quand nous essayons d’isoler un élément, nous le trouvons relié au reste de l’Univers.»

Nous, les humains, n’avons pas été tendres avec les arbres et la biodiversité à laquelle ils sont étroitement liés. Nous avons rasé des forêts pour bâtir des fermes, des usines et des villes, nous avons élevé des arbres en monoculture pour produire des aliments et du bois, et nous en avons déplacé d’autres loin de leur environnement naturel pour embellir nos parcs et jardins. Ces actions qui perdurent aujourd’hui ont décimé la biodiversité à tous les niveaux, à l’échelle du gène comme de l’écosystème. De plus, en extrayant et brûlant du charbon issu d’arbres morts il y a des millions d’années, nous avons perturbé l’équilibre planétaire qui faisait de la Terre une planète propice à la vie depuis l’apparition de notre espèce.

Les arbres eux-mêmes témoignent de l’impact de nos activités sur l’équilibre climatique. Par exemple, leurs cernes de croissance annuels indiquent clairement que le dioxyde de carbone augmente depuis la révolution industrielle, entraînant le réchauffement de la planète; que le courant-jet devient plus variable, apportant des sécheresses et des vagues de chaleur en Europe; et qu’une période antérieure de climat instable a coïncidé avec la chute de l’Empire romain d’Occident. Nous devrions écouter attentivement les histoires que nous racontent les arbres, car notre existence dépend de leurs services de régulation de l’eau et du carbone, comme de leur apport en fruits et en matériaux.

C’est une gageure de sélectionner seulement dix choses à savoir sur les arbres. Compte tenu des enjeux liés au climat et à l’extinction des espèces, j’ai choisi de mettre l’accent sur les raisons pour lesquelles l’humanité a tant besoin d’eux et de la biodiversité dont ils – et nous – faisons partie. Nous étudierons d’abord leur évolution et leur mode de vie, puis nous verrons de quelle manière nous leur sommes liés, et enfin nous découvrirons ce qu’ils peuvent nous apprendre sur le passé – et sur notre avenir si nous souhaitons le rendre plus durable. Car si nous ne tenons pas compte de leur sagesse, nous risquons de disparaître bien avant eux.

1 Un arbre n’est pas ce qu’il semble être

Si je vous demandais de définir ce qu’est un arbre, que répondriez-vous? En pensant à ceux sur lesquels vous avez grimpé quand vous étiez enfant, à ceux qui ont poussé dans votre jardin, ou à ceux que vous avez admirés en forêt, vous décririez peut-être une plante qui peut devenir très grande, avec un tronc solide ancré dans le sol par des racines et duquel surgissent des branches avec des feuilles. Dans ce cas, vous seriez en grande partie d’accord avec le Global Tree Specialist Group de la Commission pour la sauvegarde des espèces de l’Union internationale pour la conservation de la nature, qui définit un arbre comme «une plante ligneuse ayant généralement une seule tige d’une hauteur minimale de deux mètres ou, si elle en comporte plusieurs, ayant au moins une tige verticale de cinq centimètres de diamètre à hauteur de poitrine».

Mais les arbres sont bien plus que ce qu’ils nous donnent à voir. En grattant sous la surface – littéralement – d’une branche, vous découvririez une couche interne tendre sous l’écorce. Nommée «cambium», cette couche de cellules actives produit chaque année du nouveau bois (xylème) à l’intérieur et de la nouvelle écorce (phloème) à l’extérieur. Le bois et l’écorce synthétisés par le cambium forment la structure permettant à un arbre de croître davantage que beaucoup d’autres plantes, le xylème distribuant l’eau et les nutriments depuis les racines vers les extrémités et le phloème transportant les glucides depuis les feuilles vers le bas. Ce processus sous-jacent, qui distingue les arbres de certaines autres plantes, est appelé «croissance secondaire» par les botanistes.

La vie de toute plante commence par une «croissance primaire». C’est durant cette phase que la division cellulaire à l’extrémité des pousses permet à la tige et aux racines de s’allonger. La plupart des plantes à graines connaissent également une croissance secondaire (avec quelques exceptions comme les graminées et les plantes herbacées à fleurs). Cette croissance s’effectue vers l’extérieur, entraînant un épaississement des racines et tiges qui deviennent généralement ligneuses. Cependant, toutes les plantes qui présentent une croissance secondaire ne sont pas des arbres: il peut s'agir d'arbustes ou de plantes grimpantes ligneuses appelées lianes. De ces trois types, les arbres possèdent généralement la plus grande proportion de tissus riches en lignine et en cellulose, ce qui confère à leurs tiges rigides la capacité de faire circuler les fluides et de pousser en hauteur. Étonnamment, les palmiers et les bananiers ne sont pas du tout des arbres en réalité: en tant que monocotylédones, ils ne possèdent pas de croissance secondaire et sont plus proches des graminées que des arbres à écorce.

Les plantes se reproduisent naturellement grâce soit à des spores, soit à des graines, tous les arbres faisant partie de la seconde catégorie. Une enveloppe protectrice encapsule la plante embryonnaire en y incluant des tissus contenant de l’amidon, des huiles et des protéines indispensables à sa croissance. Si la graine issue de la plante mère rencontre des conditions favorables après sa dispersion, le processus de germination commence. Tout d’abord, une racine perce la graine, fixant la plante dans la terre et absorbant l’eau. Puis une pousse embryonnaire apparaît et grandit vers le haut à travers le sol. Si cette plantule survit aux dangers que représentent le dessèchement, les ravageurs, les maladies et les animaux de pâturage, elle devient un jeune arbre. Au cours de sa phase juvénile, l’arbre peut alors subir des changements dans ses branches, ses feuilles et son écorce, mais il ne produit pas de fruits ni de fleurs.

Les espèces à courte durée de vie commencent à former des graines relativement tôt dans leur existence, alors que les arbres de grande longévité mettent beaucoup plus de temps à atteindre leur maturité. Ainsi, le sorbier commun (Sorbus aucuparia), qui vit environ 200 ans, commence à produire ses baies écarlates contenant des graines vers l’âge de 10 ans. En revanche, le chêne pédonculé (Quercus robur), qui peut vivre un millénaire, ne donne des glands qu’à partir de 40 ans environ. Une fois que démarre la formation de graines, le cycle de vie recommence avec une nouvelle génération d’arbres. L’arbre parent peut porter des graines pendant plusieurs centaines d’années avant de cesser sa production et de devenir officiellement «ancien». À ce stade, son couvert a alors tendance à se réduire, et son tronc à s’évider et à se déformer. Le chêne Queen Elizabeth I, qui pousse depuis le XIe ou le XIIe siècle dans le parc de Cowdray, en Angleterre, présente un tronc caractéristique large et trapu, dont la fente latérale laisse apparaître une sombre cavité centrale. Comme tous ses congénères arrivant en fin de vie, il terminera son existence en se décomposant, ou sinon comme «chicot» (arbre mort quoique toujours debout).

Le processus qui régit le cycle de vie des arbres est le même que celui de toutes les plantes: la photosynthèse. Au cours de ce processus, les feuilles absorbent l’eau et le dioxyde de carbone de l’air, qu’elles transforment en nutriments sous forme de glucides grâce à l’énergie de la lumière du Soleil. Elles rejettent en outre dans l’atmosphère du dioxygène, le sous-produit résiduel. Les arbres à feuillage caduc perdent leurs feuilles tous les ans, tandis que ceux à feuillage persistant les gardent toute l’année. Un arbre conservera ou non ses feuilles selon les conditions environnementales dans lesquelles il se développe. Pendant les périodes difficiles, par exemple une sécheresse prolongée, il aura souvent intérêt à les faire tomber, puis à les renouveler quand les circonstances s’amélioreront. À l’opposé, si le temps est moins variable, il préférera généralement les garder, puisque leur chute pourrait l’empêcher de produire des nutriments par photosynthèse.

Les arbres poussent naturellement dans des bois ou des forêts, plus rarement de manière isolée. Sous terre se créent des associations mutuellement bénéfiques entre leurs racines et des champignons, appelées «mycorhizes». Les arbres fournissent des glucides produits par photosynthèse aux champignons qui, en retour, leur apportent de l’azote, du phosphore et d’autres nutriments nécessaires à leur croissance, ainsi qu’à leur résistance aux maladies et aux attaques des ravageurs. Certains scientifiques pensent que les arbres utilisent également ce réseau souterrain pour alimenter leurs jeunes descendants ou leur envoyer des signaux d’alerte lorsqu’ils sont menacés. Toutefois, une analyse récente des différentes études existant sur les champignons mycorhiziens a trouvé peu d’éléments probants indiquant que les arbres utiliseraient le «Wood Wide Web» souterrain pour communiquer avec leurs voisins.

Trois grands «biomes» forestiers, chacun caractérisé par sa végétation, son sol, son climat, ses plantes et sa faune, entourent la Terre, formant de larges bandes à différentes latitudes. Les forêts tropicales, situées près de l’équateur, sont chaudes, humides et diversifiées, un kilomètre carré de terre pouvant contenir jusqu’à cent espèces d’arbres. Ceux-ci sont généralement à feuilles persistantes, larges et sombres. À des latitudes plus élevées se trouvent les forêts tempérées, qui connaissent quatre saisons distinctes. Dans ce biome, il y a par kilomètre carré seulement trois ou quatre espèces d’arbres, possédant pour la plupart de larges feuilles qu’elles perdent chaque année. Enfin, aux latitudes les plus élevées s’étendent les forêts boréales, où les étés sont courts et les hivers longs, froids et enneigés. Dans ces régions, les conifères à feuillage persistant dominent, avec des feuilles en forme d’aiguilles qui réalisent la photosynthèse presque toute l’année et contribuent à retenir l’humidité.

Puisque les arbres se ressemblent, qu’ils ont des cycles de vie similaires et qu’ils poussent ensemble dans des forêts, on pourrait croire qu’ils font partie de la même famille. Cette réflexion fait écho à la méthode des premiers botanistes qui classaient les plantes sur la base de leur apparence physique. Ils les examinaient attentivement, notant leur forme, leur taille et leur couleur, en relevant leurs points communs et les différences entre leurs fleurs. Ce travail les a conduits à regrouper les espèces similaires en genres, qu’ils ont ensuite rassemblés en familles, et la classification s’est ainsi poursuivie vers le haut avec les ordres, les classes, les embranchements, jusqu’au regroupement ultime du règne végétal. Les arbres ne s’intègrent cependant pas facilement dans cette classification. Certains sont des «gymnospermes» primitifs, portant des graines nues, tandis que d’autres sont des «angiospermes» plus évolués – les plantes à fleurs – dont les graines sont encapsulées, généralement dans un fruit. De plus, au sein des plantes à fleurs, les arbres sont répartis en différentes familles.

Aujourd’hui, des classifications plus précises des plantes peuvent être effectuées sur la base de l’ADN des espèces. Cette technique a révélé des liens de parenté improbables: le lotus sacré (Nelumbo nucifera), par exemple, est plus proche des platanes et des sycomores que des nénuphars auxquels il ressemble pourtant. Le sycomore et le lotus présentent ainsi des caractéristiques végétales et florales similaires, bien que leur apparence soit très différente. Comme l’ordre des Proteales auquel appartiennent toutes ces plantes est ancien, il est possible que des espèces intermédiaires aient existé, qui faisaient le lien entre l’arbre terrestre et la plante herbacée aquatique.

Les arbres sont des plantes dites pérennes ou vivaces, conservant leurs parties aériennes tout au long de l’année. On a constaté au niveau mondial que plus une région connaît des températures hivernales basses, moins elle compte de plantes ligneuses, ce qui laisse penser qu’un arbre est mieux adapté à des climats chauds. Dans les zones froides, les plantes herbacées vivaces, dont seules les racines survivent à l’hiver, ou les plantes annuelles, qui meurent complètement mais laissent une graine dormante qui germera au printemps, semblent être des stratégies de vie plus appropriées. En fait, des études montrent que la forme herbacée non ligneuse a évolué à plusieurs reprises à partir d’une forme ligneuse ancestrale, et inversement pour l’évolution de la forme ligneuse. Les scientifiques qui ont analysé les facteurs écologiques conduisant les plantes à devenir ligneuses ou herbacées ont trouvé 1656 cas d’évolution de l’état ligneux à l’état herbacé et 2111 cas dans l’autre sens, avec des plantes herbacées plus tolérantes au gel et à l’ombre, et des plantes ligneuses plus résistances à la sécheresse.

Les recherches menées sur les végétaux insulaires ont confirmé que les conditions environnementales peuvent influencer le passage d’une plante à l’état ligneux. Elles ont établi qu’au moins 1000 espèces ligneuses, réparties sur 31 archipels à travers le monde, doivent leur apparition à plus de 175 changements évolutifs. Lors de l’arrivée d’une plante sur une île, certains facteurs tels qu’un climat stable et favorable ou une faible présence de grands mammifères herbivores, suivis d’une sécheresse accrue et d’un isolement permanent, semblent favoriser la transition vers la forme ligneuse. Un exemple de ce processus est le pissenlit des Canaries (Sonchus canariensis), une plante ligneuse vivace de plus de deux mètres de haut qui ne vit que sur les îles Canaries, bien qu'elle dérive du laiteron épineux (Sonchus asper), une herbacée annuelle ou bisannuelle ressemblant à un pissenlit de taille normale, originaire d’Europe, d’Amérique du Nord et d’Asie de l’Ouest. Ces recherches laissent ainsi penser que les archipels font office de laboratoires naturels pour l’évolution des plantes.

La génétique permet non seulement de clarifier les relations de parenté entre les végétaux, mais aussi de comprendre comment une plante peut, ou non, devenir un arbre. Tous les organismes possèdent un ensemble de gènes, appelé «génome», qui contient les informations nécessaires à leur croissance et à leur développement. L’étude des génomes du genre Populus (qui comprend notamment le peuplier, le tremble et le peuplier de Virginie) montre que les mécanismes génétiques impliqués dans la croissance en hauteur (croissance primaire) et la lignification (croissance secondaire) sont étroitement liés. Par ailleurs, même les monocotylédones (le quart des plantes à fleurs qui ne sont pas ligneuses, notamment les graminées, les palmiers, les bananiers et les bambous) contiennent certains gènes responsables de la croissance secondaire. En outre, parmi les dicotylédones vraies (le plus grand groupe de plantes à fleurs), il est possible de stimuler les herbacées pour les faire évoluer vers une forme ligneuse. C’est ce qu’ont démontré deux expériences réalisées sur ces plantes dans les années 1990, qui ont permis de produire du xylème secondaire: l’une en coupant systématiquement leurs inflorescences, l’autre en limitant les heures d’ensoleillement pendant leur croissance.

Donc si je vous redemandais maintenant ce qu’est un arbre, que répondriez-vous cette fois? Ce qui semblait au départ une question facile ne l’est pas du tout en fin de compte. Évidemment, il est toujours pertinent de décrire un arbre en fonction de son apparence – c’est d’ailleurs utile pour gérer les forêts exploitées pour leurs ressources alimentaires ou leur bois, ou celles devant être protégées. Néanmoins, il est tout aussi exact de définir cette forme de vie comme l’extrémité d’un continuum allant de l’herbacée à la plante extrêmement ligneuse, et structurée par des gènes régulant la croissance secondaire. Ces gènes constituent une sorte de commutateur génétique pour les plantes qui les détiennent (ce qui inclut les nombreux descendants d’un ancêtre commun lointain). Ils sont désactivés si la plante s’enfouit dans le sol, mais ils deviennent actifs si sa meilleure stratégie de survie est d’être rigide, bien hydratée et toujours en mesure de capter la lumière du Soleil.

2 Retour dans le passé des arbres

Pour comprendre comment est apparue la forme de vie arborescente, nous devons remonter le temps jusqu’à 450 millions d’années avant notre ère (ou en abrégé 450 Ma). À cette époque, les masses continentales de la Terre ne sont pas disposées comme maintenant. L’Amérique du Sud, l’Afrique, l’Inde, l’Australie et l’Antarctique forment alors un continent appelé Gondwana dans l’hémisphère Sud, tandis que l’Amérique du Nord, le Groenland et l’Europe se regroupent au niveau de l’équateur pour constituer l’Euramérique. Le climat est chaud et les zones humides s’étendent à perte de vue. Dans ces régions, des plantes primitives descendant de cyanobactéries aquatiques tenteront leur chance sur la terre ferme.

Parmi ces premières plantes, on trouve des mousses, des anthocérotes et des hépatiques qui ressemblent à leurs homologues modernes par certains côtés, bien qu'elles diffèrent grandement de la plupart des végétaux d’aujourd’hui. Elles réalisent la photosynthèse, une propriété dont elles ont héritée de leurs ancêtres microscopiques, mais ce sont des organismes de petite taille, dépourvus de racines et de feuilles, et qui n’ont aucun moyen de faire circuler des fluides dans leur structure. Pour subsister, certaines hépatiques et anthocérotes s’associent à des champignons, échangeant l’énergie qu’elles produisent contre de l’eau et des nutriments. Puis, alors que nous débutons notre lent retour vers le présent, ces plantes primitives se bousculent pour accéder à plus de lumière tout en évitant de se dessécher. Elles s’adaptent à leur environnement, ce qui les rend plus autonomes.

Lorsque nous arrivons à 400 Ma, la plante rampante Aglaophyton est capable de capter la lumière sur toute sa surface ramifiée; Rhynia utilise des tissus vasculaires spécifiques pour véhiculer l’eau et les substances dissoutes; et Psilophyton se dresse en hauteur, au moyen d’un axe principal et de branches latérales plus petites. En examinant les plantes de plus en plus diversifiées que nous rencontrons au cours de notre voyage dans le temps, il devient clair que pour s’imposer dans la course de l’évolution, il faut croître en direction de la lumière, exploiter les rayons solaires pour synthétiser des substances nutritives, absorber et faire circuler l’eau et les nutriments dans une structure ramifiée élevée, et libérer des spores reproductrices dans l’air.

Lors de la photosynthèse, les plantes modernes captent la lumière du Soleil, l’eau et le dioxyde de carbone (CO_2) à travers leurs feuilles, puis les transforment en dioxygène et en glucides pour leurs besoins en énergie. Les pores ou «stomates» à la surface des feuilles s’ouvrent pour permettre au CO_2 d’entrer, au dioxygène de sortir et à l’eau de s’évaporer (ce qui alimente la «transpiration», autrement dit la circulation de l’eau dans la plante). Ils peuvent également se fermer en période de sécheresse pour empêcher l’eau de s’échapper. Lorsque nous sommes à 380 Ma, Minarodendron réalise la photosynthèse grâce à de minuscules feuilles en forme de bâtonnets, disposées en spirale sur ses tiges. C’est la première fois que des feuilles apparaissent au cours de notre exploration de l’évolution: cette adaptation traduit le besoin de structures aptes à capter la lumière.

Il faudra cependant attendre un certain temps avant de voir apparaître de grandes feuilles. Les niveaux élevés de CO_2 dans l’atmosphère limitent l’évaporation, si bien que peu de stomates sont nécessaires. En outre, avec des feuilles plus grandes, les plantes risqueraient d’être trop exposées à la lumière du Soleil, ce qui pourrait entraîner leur surchauffe. On constate toutefois que les racines commencent à évoluer, un processus qui semble s’être produit deux fois entre cette période et aujourd’hui. Les racines présentent de nombreux avantages: non seulement elles raccordent les systèmes vasculaires, qui transportent les fluides, aux sources d’eau et de nutriments situées dans le sol, mais elles fournissent également un support structurel pour maintenir les grandes plantes en position verticale.

À 380 Ma, alors que le Gondwana et l’Euramérique se rejoignent pour former le nouveau et vaste continent de la Pangée, apparaît le processus de croissance secondaire qui fera passer l’évolution des plantes au niveau supérieur – au sens propre du terme. Les plantes qui produisent beaucoup de cellules conductrices d’eau tout au long de leur existence commencent parallèlement à fabriquer des quantités significatives de tissu ligneux (xylème). Celui-ci leur confère une structure plus rigide, qui leur permet de faire circuler efficacement les fluides et de devenir beaucoup plus grandes.

Un coup d’œil sous terre montre qu’à présent, les plantes déploient leurs racines nouvellement adaptées dans le sol et les fissures des rochers pour absorber de l’eau et des nutriments. Ces racines fragmentent physiquement les roches, ce qui accélère leur dégradation sous l’effet des précipitations. Lorsque la pluie tombe, les gouttes absorbent le CO_2 de l’air et se transforment en acide carbonique faible, qui réagit avec les silicates de calcium et de magnésium des roches pour former des carbonates. Les carbonates solubles sont alors entraînés dans les rivières et se déversent dans l’océan, un processus qui conduit à une lente diminution du niveau de CO_2 dans l’atmosphère. Passé 370 Ma, les niveaux de CO_2 ont suffisamment baissé pour qu’apparaissent des feuilles plus grandes, capables de capter davantage de lumière solaire. Tous les éléments sont enfin en place pour que les arbres fassent leur entrée.

Wattieza et Archaeopteris sont parmi les premiers à se manifester. Wattieza, un organisme primitif à l’aspect d’une fougère, est la plus ancienne plante arborescente que nous connaissons. En dépit de ses petites racines, il mesure environ 8 m de haut, et ressemble aux palmiers et fougères arborescentes d’aujourd’hui. Archaeopteris, quant à lui, possède des feuilles semblables à celles des fougères, mais s’apparente davantage à un conifère, avec un système racinaire important et des branches qui poussent à partir d’un tronc central ligneux. Sa haute taille favorise son épanouissement, au point qu’il forme des forêts à travers le monde. Celles-ci contribuent probablement à l’augmentation de dioxygène dans l’atmosphère tandis que nous avançons dans le temps. Le carbone est d’abord contenu dans les plantes vivantes, puis dans les sols à mesure que ces organismes meurent et se décomposent, et enfin, par enfouissement à long terme, dans le charbon. Il en résulte une surproduction de dioxygène par photosynthèse par rapport à celui consommé par la respiration cellulaire (réaction d’oxydation), ce qui conduit au phénomène inverse d’effet de serre causé actuellement par l’activité humaine. Ainsi, lorsque nous arrivons à 315-305 Ma, la planète s’est refroidie et les calottes glaciaires ont progressé.

Comme toutes les plantes primitives (et certaines plantes modernes), Archaeopteris se reproduit par l’intermédiaire de spores formées dans un «sporange». L’inconvénient de cette méthode de reproduction réside dans le fait que les spores, une fois répandues, sont à la merci de l’environnement et ne disposent pas de ressources stockées les aidant à subsister. Or, bientôt de nouvelles plantes apparaîtront, montrant les signes d’une nouvelle stratégie de reproduction. Ces plantes possèdent des spores de deux tailles: de grandes «mégaspores» femelles et de petites «microspores» mâles. À terme, la partie femelle du sporange cesse de produire et de disperser de nombreuses spores: elle n’en crée plus qu’une seule et la conserve, le sporange se fermant pour former un ovule. Les spores mâles correspondent désormais au pollen. Ce saut évolutif donne naissance aux premières plantes à graines, les gymnospermes.

Comme celles-ci sont similaires, il est probable que les graines n’aient évolué qu’une seule fois dans l’histoire des plantes terrestres. Les conifères, qui portent leurs graines dans des cônes, comptent parmi les premiers arbres à graines. Alors que nous parvenons à 280 Ma, ils commencent à dominer le paysage, en particulier l'ordre des Voltziales. La reproduction par graines, associée à d’autres nouvelles caractéristiques, permet à ces derniers de tolérer des climats plus secs et d’être épargnés par l’extinction massive (l’une des extinctions de ce type dans l’histoire des plantes sur Terre) qui entraînera la disparition de nombreuses plantes vers 250 Ma. Lorsque nous atteignons 170 Ma, les Voltziales donnent naissance à des groupes modernes de conifères, parmi lesquels les familles du cyprès chauve, de l’if et de l’araucaria du Chili.

Après 110 Ma, les conifères ont fait leur temps et amorcent leur déclin. Ils se heurtent en effet à un adversaire redoutable dans la lutte évolutive pour la survie: les angiospermes, ou plantes à fleurs. Chez ces plantes à graines, les spermatozoïdes se déplacent dans un tube pollinique à travers un carpelle fermé pour atteindre l’ovule, où a lieu une forme de «double fécondation». Un spermatozoïde féconde l’ovule, tandis qu’un autre féconde une cellule voisine pour constituer une réserve de nutriments servant à alimenter l’embryon. Ce système rend la reproduction très efficace, car le «garde-manger» de la nouvelle plante se développe en même temps que cette dernière, et il n’est créé qu’une fois la fécondation effectuée. À l’opposé, les gymnospermes doivent charger leurs graines en nutriments avant qu’elles ne soient fécondées, ce qui constitue une stratégie très coûteuse.

Bien entendu, les animaux évoluent en même temps que les plantes. Les angiospermes se modifient dans un monde où les dinosaures et les mammifères existent déjà, et elles s’épanouissent alors que les premiers sont en voie d’extinction, et que les insectes et les oiseaux continuent d’évoluer. À partir de 100 Ma émergent des représentants de trois grands groupes de plantes à graines: les magnoliidés, les monocotylédones et les eudicotylédones. Parmi eux, les magnoliidés sont très semblables aux magnolias et lauriers actuels. Trente millions d’années plus tard, les palmiers monocotylédones et les gingembres font leur apparition, tout comme les premiers cornouillers eudicotylédones et les hamamélis. À ce stade, les plantes à fleurs évoluent de concert avec toute une multitude d’insectes – tels que les abeilles, les mouches, les papillons de nuit et les coléoptères – qui contribuent à leur expansion en pollinisant certaines espèces. Cependant, il n’y a pas que les angiospermes puisque vers 65 Ma, les conifères et les ginkgos sont courants à des latitudes élevées.

À compter de 50 Ma, les caractéristiques géographiques et climatiques qui définissent le monde moderne se mettent lentement en place, avec des périodes glaciaires répétées entre 2,4 Ma et 11 500 ans. Les forêts de hêtres méridionaux (Nothofagus) s’étendent dans l’hémisphère Sud, les graminées évoluent et se propagent, pendant que les conifères se répandent dans l’hémisphère Nord. Lorsque nous arrivons à l’époque actuelle, nous dénombrons quelque 350 000 espèces d’angiospermes et seulement un peu plus de 1000 espèces de gymnospermes. Parmi toutes ces plantes, environ 60 000 sont des espèces d’arbres, principalement des angiospermes, à l’exception des conifères, des cycadales et des ginkgos. Au cours de notre périple temporel, nous avons connu cinq extinctions massives sur Terre: de nouvelles espèces – notamment des arbres – sont apparues puis disparues, et les plantes ont évolué à plusieurs reprises pour devenir ligneuses ou herbacées, en réponse aux changements des conditions environnementales.

Faute d’une véritable machine à remonter le temps, les scientifiques utilisent principalement deux méthodes pour essayer de déchiffrer l’histoire évolutive complexe des plantes. La première consiste à étudier les espèces végétales existantes, à établir des liens entre elles, et à retracer le parcours évolutif qui a conféré à chacune ses caractéristiques actuelles. Dans cette optique, la phylogénétique moléculaire est devenue un outil clé, même si les botanistes utilisent encore les caractéristiques morphologiques des plantes pour bien les placer sur l’arbre généalogique de la vie. Elle s’appuie sur l’analyse des séquences d’ADN et des génomes pour mieux comprendre l’histoire de l’évolution et les liens de parenté entre les espèces.

La deuxième approche repose sur l’examen des fossiles conservés: les botanistes tentent d’identifier des plantes aujourd’hui éteintes et de déterminer à quelle époque ont eu lieu certains changements évolutifs majeurs. Par exemple, des fossiles d’Archaeopteris révélant du bois et des feuilles semblables à des fougères portant des spores ont amené les scientifiques à conclure qu’il s’agissait probablement d’un ancêtre des gymnospermes. Toutefois, comme les fossiles ne représentent souvent qu’une petite partie d’un arbre disparu, un travail minutieux de détective botanique, s’étalant sur de nombreuses années, peut s’avérer nécessaire pour obtenir une vue d’ensemble.

Lorsqu’en 1869, à Gilboa dans l’État de New York aux États-Unis, on a découvert un grand nombre de troncs d’arbres fossiles, les experts ont bien compris qu’il s’agissait d’une forêt ancienne, même s'ils ne savaient pas grand-chose des caractéristiques de chaque arbre. Il a fallu attendre 137 ans pour que la mise au jour d’un spécimen intact leur permette d’annoncer qu’ils avaient trouvé la plus ancienne plante arborescente du monde (appelée par la suite Wattieza), dont le mode de croissance unique lui aurait permis d’atteindre 8 m de haut. De plus, les fossiles recueillis à côté de ces spécimens d’arbres ont montré que la forêt était aussi habitée par des plantes herbacées apparentées aux mousses modernes, ainsi que par de minuscules arthropodes.

Les fossiles peuvent également nous éclairer sur les biotopes et la disposition des continents en ces temps révolus, afin de mieux comprendre comment se sont formées ces familles d’arbres aujourd’hui disparues. Ainsi, les restes carbonisés d’une plante dépourvue de feuilles, mis au jour au Royaume-Uni dans une roche de siltite datant de 420 millions d’années, constituent l’une des plus anciennes preuves d’un incendie de forêt. Ces traces prouvent que la foudre ou d’autres étincelles, ainsi qu’une source de végétation inflammable et une quantité suffisante de dioxygène (16% environ) existaient déjà à cette époque. Autre exemple, grâce à la découverte d’un spécimen de Glossopteris, un arbre ou arbuste porteur de graines poussant dans les marais, par l’explorateur polaire Robert Falcon Scott en 1912 en Antarctique, on sait que des plantes poussaient autrefois à environ 500 km du pôle Sud, confirmant l'hypothèse que l’Antarctique était jadis beaucoup plus chaud qu’aujourd’hui. Cela s’est produit aux alentours de 260 Ma, alors que le supercontinent de la Pangée avait englobé l’ancienne masse continentale du Gondwana.

Grâce à ces outils qui permettent de voyager dans le temps, nous savons que la forme de croissance arborescente a évolué à maintes reprises afin de faire face aux changements environnementaux. Même si le processus d’évolution s’est souvent déroulé lentement, sur des millions d’années, les scientifiques ont découvert que certaines plantes peuvent évoluer en quelques générations seulement. Ainsi, les signatures génétiques montrent que les chênes rouvres (Quercus petraea) de trois forêts françaises ont su évoluer rapidement pour s’adapter aux changements climatiques survenus à la fin de la période froide du «petit âge glaciaire» au milieu du XIXe siècle. Ces résultats sont encourageants, étant donné que la Terre subit actuellement des changements climatiques sans précédent provoqués par l’humain: ces changements sont provoqués par la combustion et la libération dans l’atmosphère de CO_2, issu du charbon et du pétrole qui se sont formés à partir de plantes et d’autres matières organiques il y a des millions d’années. Espérons que les arbres, après avoir dominé les écosystèmes terrestres pendant 370 millions d’années, pourront encore perdurer, sous une forme ou une autre, pendant une durée au moins tout aussi grande.

3 Il n’y a pas que des arbres dans une forêt

Les noix du Brésil sont l’un des plus grands luxes de la vie. Il faut en effet les récolter à l’état sauvage dans la forêt amazonienne sur les arbres Bertholletia excelsa, qui sont dépendants d’autres plantes et d’animaux pour s’épanouir. Pour attirer les pollinisateurs, l’arbre offre une récompense sous forme de nectar dans ses fleurs; lorsqu’une abeille visite une fleur, elle emporte avec elle le pollen qui fécondera une autre fleur sur laquelle elle se posera plus tard. Cependant, seules les abeilles de grande taille sont capables de soulever le couvercle de la fleur et sont dotées de langues assez longues pour atteindre le nectar à l’intérieur. Et pour que ces abeilles se reproduisent, les mâles doivent séduire les femelles avec des parfums provenant d’orchidées sauvages. Par ailleurs, pour qu’une nouvelle génération d’arbres à noix du Brésil voie le jour, des rongeurs appelés agoutis doivent fendre les coques dures des gousses et enfouir un stock de noix, ce qui permet à certaines graines de germer. Sans cette chaîne d’approvisionnement naturelle, il n’y aurait pas de noix du Brésil.

Dans les biomes forestiers tropicaux, tempérés et boréaux de la planète, les arbres comme le noyer du Brésil sont les chevilles ouvrières de réseaux vivants complexes. La forêt tropicale amazonienne compte 390 milliards d’arbres, répartis en plus de 15 000 espèces. Ils vont du bien connu cacaoyer (Theobroma cacao) au yanchama (Ficus maxima) d’importance locale, utilisé comme aliment pour animaux et dans des textiles, en passant par le dragonnier (Croton lechleri), dont la sève rougeâtre sert à soigner les blessures, y compris les piqûres d’insectes. Les arbres de l’Amazonie, avec leurs tailles et leurs structures diverses, forment un gigantesque gratte-ciel vivant dont les différents «étages» offrent des niches écologiques à une grande variété de végétaux et d’animaux. Au total vivent en Amazonie 40 000 espèces de plantes, 427 espèces de mammifères, 1294 espèces d’oiseaux, 378 espèces de reptiles, 427 espèces d’amphibiens et environ 3000 espèces de poissons.

Des arbres imposants, capables de se développer dans un environnement chaud, venteux et humide, forment la strate émergente de la forêt tropicale, dans laquelle nichent les perruches, les aras et les harpies féroces. En dessous se trouve la canopée, formée par le chevauchement des branches et des feuilles de la plupart des arbres de la forêt. Les lianes grimpent le long des troncs pour bénéficier de la lumière du Soleil, tandis que les orchidées et les broméliacées se perchent sur les branches élevées, et que les paresseux, les singes et les ouistitis viennent se régaler de fruits abondants. Dans l’ombre de la strate inférieure, divers animaux allant des fourmis aux jaguars vivent au milieu d’arbres et d’arbustes moins hauts comme les héliconias et les philodendrons. Enfin, sur le sol peu éclairé de la forêt tropicale, une colonie de termites, des limaces et des vers décompose les matières organiques qui y tombent. Les champignons y sont également très nombreux: une seule cuillère à café de terre amazonienne peut contenir jusqu’à 400 espèces.

La diversité actuelle des forêts tropicales d’Amérique du Sud est apparue après l’extinction massive survenue il y a 66 Ma, qui a fait disparaître les trois quarts de toutes les espèces végétales et animales sur Terre. Avant cet événement causé par la chute d’un astéroïde, les forêts étaient des espaces aérés avec une canopée dégagée, dans lesquels les dinosaures évoluaient essentiellement parmi des conifères et d’autres gymnospermes. Mais six millions d’années après la catastrophe, se sont formées de nouvelles forêts pourvues d’un couvert très dense, si bien que l’accès à la lumière du Soleil s’est organisé par strates, comme aujourd’hui. Ces forêts regorgeaient de plantes à fleurs, qui ont ensuite évolué conjointement avec de nouveaux groupes de vertébrés et d’insectes, dont d’importants pollinisateurs comme les abeilles et les papillons de nuit, et divers oiseaux. De plus, grâce à des fossiles de fleurs datant de 56 à 32 Ma, on sait que les fleurs se sont adaptées pour être pollinisées par les insectes, et qu’elles étaient visitées par les oiseaux dès 47 Ma.

C’est parce que les espèces se sont lentement adaptées les unes aux autres dans l’environnement de la forêt tropicale pendant des millions d’années que leurs existences sont aujourd’hui étroitement liées. Toutefois, ces dépendances vont bien au-delà de plantes fournissant de la nourriture aux animaux en échange d’une pollinisation et d’une dispersion des graines. Ainsi, les broméliacées qui vivent sur les branches de la canopée hébergent fréquemment des grenouilles. Ces plantes sont en effet dotées de feuilles en hélice qui retiennent l’eau et les débris végétaux, attirant des insectes dont se nourrissent les grenouilles, tout en formant des aquariums naturels dans lesquels elles peuvent vivre. En retour, les broméliacées tirent profit de la présence des grenouilles en absorbant des nutriments issus de leurs excréments.

Autre exemple, on a découvert que le cacaoyer, qui donne le chocolat, accueille des champignons «endophytes» qui vivent dans ses feuilles sans les endommager. Ceux-ci récupèrent du carbone contenu dans l’arbre et, en échange, protègent ce dernier contre d’autres espèces de champignons nuisibles.

Si vous observez attentivement un arbre tangarana Triplaris americana, qui pousse dans certaines régions d’Amérique du Sud et d’Amérique centrale, vous verrez peut-être de grandes fourmis ambrées se précipiter dans les petits trous qui percent son tronc mince et pommelé. Il s’agit de fourmis venimeuses Pseudomyrmex triplarinus, et ces trous sont des domaties, des cavités spécialement adaptées où elles vivent, parfois en cohabitation avec des cochenilles qui excrètent du miellat sucré dont elles raffolent. Les fourmis sont utiles à l’arbre en le débarrassant de la végétation à sa base – l’exposant ainsi à plus de lumière – et en le protégeant des animaux et des humains. Une punition locale consistait à être attaché au tangarana pour endurer les piqûres des fourmis, d’où son autre nom d’arbre de la justice. En 2014, deux hommes ont failli mourir en Bolivie après avoir subi ce sort pour avoir volé des motos.

Plus au nord, les espèces vivant dans les forêts tempérées sont également interdépendantes. Ainsi, les deux variétés de chênes originaires du Royaume-Uni, le chêne pédonculé (Quercus robur) et le chêne rouvre (Quercus petraea), abritent à elles deux 2300 espèces, dont 1 178 espèces d’invertébrés, 716 espèces de lichens, 229 espèces de mousses, hépatiques et cornes, 108 espèces de champignons, 38 espèces d’oiseaux et 31 espèces de mammifères. Parmi ces espèces, 326 ont besoin de ces chênes pour subsister et 229 autres se mettent rarement en symbiose avec d’autres arbres. Cette liste comprend 587 espèces qui utilisent les chênes pour se nourrir indirectement, tout en excluant les visiteurs occasionnels, tels que les renards, les hérissons, les taupes et les chats sauvages. Les algues, bactéries et autres micro-organismes n’ont pas non plus été pris en compte dans cette étude, de sorte que le nombre total d’espèces est probablement beaucoup plus élevé.

Les chênes attirent différentes espèces au fil des saisons et des étapes de leur cycle de vie. Les nouvelles feuilles qui sortent au début de l’été nourrissent les chenilles, notamment celles du papillon thècle du chêne (Favonius quercus) et du papillon de nuit avrilière Moma alpium. De plus, en écho au mode de vie de l’arbre tangarana dans la forêt tropicale, ces nouvelles pousses attirent également des pucerons qui fournissent du miellat aux fourmis. Les fourmis brunes (Lasius brunneus) construisent ainsi sur les troncs des chênes des abris à partir de mousses, de lichens et d’exosquelettes de coléoptères. Elles y rassemblent ensuite les pucerons géants pâles du chêne (Stomaphis wojciechowskii), non loin de leurs propres habitats souterrains. De cette façon, elles protègent les pucerons, tout en conservant leurs réserves de nourriture à domicile.

Alors que le printemps cède la place à l’été, les écureuils roux et gris viennent manger les fleurs du chêne, tandis que les abeilles Andrena ferox se nourrissent de leur pollen. À la fin de l’été, lorsque les fleurs produisent des glands, plusieurs espèces d’oiseaux, dont les corbeaux freux (Corvus frugilegus), les sittelles torchepot (Sitta europaea) et les geais des chênes (Garrulus glandarius), viennent s’en régaler. À mesure que les chênes vieillissent, les fissures et les plis qui se forment dans l’écorce deviennent des endroits idéaux pour les nids, en particulier pour le gobe-mouche noir (Ficedula hypoleuca) et la mésange nonnette (Poecile palustris), ainsi que pour les chauves-souris murins de Bechstein (Myotis becjsteinii) et la barbastelle d’Europe (Barbastella barbastellus).

Même lorsqu’un chêne entre dans ses dernières années, il abrite encore une vie diversifiée. Le bois en décomposition est un habitat vital pour les coléoptères, comme le rare Ampedus cardinalis qui se reproduit dans les troncs et les branches des chênes morts. Les trois espèces de pics que sont le pic épeiche (Dendrocopos major), le pic épeichette (Dryobates minor) et le pic vert (Picus viridis) nichent toutes dans le chêne, choisissant souvent de creuser dans le bois mort plus tendre. Les champignons se développent sur la moisissure des feuilles, les branches tombées au sol et d’autres matières en décomposition: la dédalée du chêne (Daedalea quercina) et le champignon Chlorociboria aeruginascens sont ainsi rarement observés ailleurs. Le bois mort favorise également la biodiversité des rivières, en fournissant un abri aux poissons et aux invertébrés, et en créant des bassins utilisés pour le frai.

Deux espèces animales contribuent à l’approvisionnement des cours d’eau en bois mort: le castor d’Europe (Castor fibre) et le castor du Canada (Castor canadensis). Ces «espèces ingénieures» vivent dans des zones humides proches des forêts: elles y taillent des arbres et construisent des barrages sur les cours d’eau, puis bâtissent des huttes pour s’installer sur les étangs d’eau stagnante ainsi formés. Ces pratiques font en sorte de les protéger des prédateurs, mais par la même occasion elles ouvrent la canopée et font entrer la lumière, augmentent la surface de bois mort servant d’habitat, ralentissent le débit des rivières en aval et retiennent les nutriments dans les mares, ce qui contribue à créer de nouveaux abris pour les insectes, les oiseaux, les chauves-souris et les amphibiens.

Le terme «biodiversité» – abrégé de diversité biologique – fait référence aux multiples formes de vie présentes sur notre planète, qui ont évolué en dépendant les unes des autres de manière complexe; cette notion de diversité s’applique à différentes échelles, allant du simple gène à l’écosystème tout entier. À l’échelle la plus petite, chaque espèce a besoin d’un ensemble de gènes pour lutter contre diverses menaces. Si, par exemple, les plantes d’une population possèdent uniquement des gènes qui les aident à s’adapter à un climat humide, une sécheresse pourrait toutes les anéantir. En revanche, si cette population présente une grande diversité génétique, il se peut que certaines plantes possèdent des gènes leur permettant de tolérer un climat sec et donc de survivre.

Pour maintenir cette diversité génétique, les espèces doivent pouvoir se reproduire à partir d’un bassin de gènes aussi large que possible, ce qui n’est envisageable que s’il existe de grandes populations d’individus. Dans le cas du noyer du Brésil, l’espèce est déjà considérée comme vulnérable car la déforestation a considérablement réduit ses effectifs. Au niveau mondial, deux espèces végétales sur cinq sont menacées d’extinction, dont plus de 17 500 espèces d’arbres. L’humanité en est responsable car elle réduit la biodiversité à grande échelle, en empiétant sur les habitats naturels, en les polluant et en les détruisant, en consommant des plantes et des animaux sauvages à un rythme non durable, et sans parvenir à endiguer le changement climatique causé par notre dépendance aux combustibles fossiles à base d’hydrocarbures.

Si une espèce se raréfie ou disparaît, la communauté dont elle fait partie – comme celle comprenant le noyer du Brésil et ses fleurs, ainsi que les abeilles et les agoutis qui leur sont liés – devient moins résiliente. Et lorsqu’un nombre important d’espèces et de communautés disparaissent, ce qui peut facilement arriver dans un monde aussi interconnecté, des écosystèmes entiers sont susceptibles de s’effondrer. Chacun d’entre nous est concerné par ce phénomène, car la biodiversité nous fournit de la nourriture, des médicaments et des matériaux, régule les cycles naturels, comme ceux maintenant dans l’atmosphère des niveaux de dioxygène nécessaires à la vie, et contribue à notre bien-être. En d’autres termes, chaque espèce de notre planète est un luxe que nous ne pouvons pas nous permettre de perdre.

4 Comment les arbres conquièrent leur territoire

Après avoir vu une pomme tomber d’un arbre en 1665, le savant anglais Isaac Newton en a déduit que la Terre exerçait une force sur le fruit et a élaboré sa théorie de la gravité. Mais il ne s’est intéressé qu’à une partie de l’événement scientifique qui s’est déroulé sous ses yeux, puisqu’il avait également été témoin de la dispersion des graines de la pomme. En lâchant ses fruits pour qu’ils chutent au sol, l’arbre avait amorcé un processus qui, dans un monde idéal, allait permettre à ses graines de trouver un milieu propice à leur croissance, de germer et de donner naissance à une nouvelle génération. La dispersion par gravité (barochorie) n’est qu’une des nombreuses méthodes que les arbres ont développées pour disséminer leurs graines; d’autres solutions consistent à attirer les animaux pour qu’ils fassent ce travail à leur place (zoochorie), à utiliser le vent pour éparpiller les graines (anémochorie), ou encore à les faire emporter par l’eau (hydrochorie).

Beaucoup de plantes dispersent leurs graines à l’aide des animaux, surtout dans les environnements humides. Dans les forêts tropicales, par exemple, au moins la moitié et souvent 75% ou plus des espèces d’arbres possèdent des fruits charnus renfermant des graines, qui sont adaptés pour être mangés par des mammifères ou des oiseaux. Parmi ces derniers, les calaos sont particulièrement efficaces dans ce rôle, ce qui leur a valu le surnom de «fermiers de la forêt». Les grands calaos, qui vivent dans les forêts de l’Inde, du Bhoutan, du Népal, de l’Asie du Sud-Est continentale et de Sumatra, disséminent les graines de 95% des fruits qu’ils mangent, et ce, jusqu’à 12 km de l’arbre où ils les ont mangés. Après la consommation du fruit par l’oiseau, les graines passent dans ses intestins et sont déféquées quelques heures plus tard.

Les éléphants ont également la réputation d’être de formidables jardiniers. Dans les forêts africaines, ils dispersent les graines d’au moins 500 espèces de plantes, tandis que ceux qui parcourent la savane peuvent les transporter jusqu’à une distance de 65 km. De plus, la bouse d’éléphant dans laquelle les graines sont «plantées» les protège de la prédation des coléoptères. On a découvert en outre que les éléphants créent et entretiennent des pistes pérennes, similaires aux routes construites par l’homme, uniquement pour rechercher de la nourriture. Dans un parc national de la République démocratique du Congo, ces pistes serpentent à travers des forêts riches en aliments prisés par ces pachydermes. Dans un autre parc, les éléphants cheminent directement entre de grands arbres fruitiers. Au Mfuwe Lodge, en Zambie, ils traversent chaque année le hall de la réception pour venir manger les mangues de leur arbre préféré!

Du côté des animaux de petite taille, les fourmis sont particulièrement efficaces pour disséminer les graines dans les forêts tempérées à feuillage caduc d’Europe et d’Amérique du Nord. Les graines dispersées par ces insectes sont dotées d’une excroissance charnue riche en protéines ou en lipides, appelée élaïosome. Attirées par ce corps, les fourmis ramènent la graine dans leur nid. Une fois que la colonie a consommé l’élaïosome, la graine est déposée à l’entrée du nid ou dans une zone de déchets à l’extérieur, lui offrant ainsi des emplacements favorables à sa germination. Les fourmis contribuent également à la dispersion secondaire des graines contenues dans les fruits tombés des arbres par gravité ou lâchés par d’autres animaux. Des recherches sur l’arbuste Xylopia aromatica, qui pousse au Brésil, ont montré que si les oiseaux enlevaient 32% des fruits situés à son sommet, les fourmis de cinq genres différents emportaient la majorité des fruits tombés (83%) dans les 24 heures qui suivaient.

La nourriture enfouie par des animaux dans le but de la stocker est une autre forme courante de zoochorie; la dépendance du noyer du Brésil à l’égard de l’agouti pour la diffusion de ses graines en est un exemple. Cependant, cette stratégie est à double tranchant car parfois le volume de graines ingérées est bien trop supérieur à celui des quelques graines «plantées». Toutefois, dans d’autres cas, le stockage de ces graines peut se révéler très bénéfique pour les arbres. Ainsi, on a constaté que les corvidés vivant parmi les pins et les chênes rassemblent des graines viables et les transportent sur de longues distances, avant de les enterrer dans des endroits propices à leur germination. Dans le parc national urbain de Stockholm, on a calculé que la régénération naturelle des chênes par l'intervention humaine plutôt que par le geai des chênes Garrulus glandarius coûterait entre 1250 € et 5550 € par hectare, selon la méthode de semis ou de plantation choisie.

Certaines plantes ont développé des tactiques qui incitent les animaux à stocker les graines et les noix dans un endroit propice à la germination, plutôt qu’à les manger directement. Par exemple, elles peuvent donner des graines dont l’enveloppe dure est difficile à enlever (comme la noix du Brésil), restreindre leur production à une fructification massive tous les deux ou trois ans environ (masting) afin d’encourager leur stockage, ou encore former des graines sans odeur forte pour qu’elles soient difficiles à localiser une fois enterrées. À l’inverse, certains animaux déploient de grands efforts pour préserver leurs stocks de graines. Dans les forêts tropicales humides de l’île de Hainan, en Chine, les écureuils volants creusent des rainures dans les noix et les coincent dans les fourches des branches pour les empêcher de tomber des arbres. Le stockage des noix en hauteur les empêche de se décomposer ou de germer rapidement après avoir été enterrées dans un endroit chaud et humide.

Les arbres qui poussent dans des environnements relativement dégagés dépendent souvent du vent pour disperser leurs graines. Pour ce faire, ils ont mis au point deux grandes techniques: doter leurs graines de poils qui les aident à rester en suspension dans l’air, ou bien produire des graines ailées. Parmi les arbres utilisant la première méthode, on peut citer les peupliers et les peupliers de Virginie (espèces Populus), ainsi que les saules (espèces Salix). Ces arbres ont tendance à donner un grand nombre de toutes petites graines: un seul spécimen de Populus deltoides peut produire jusqu’à 40 millions de graines duveteuses qui pendent des branches comme si c’était du coton non récolté. La majorité des graines voyagent à une courte distance de l’arbre, puis s’accumulent au sol en formant une sorte de «neige» d’été. Cependant, il est arrivé que des tempêtes transportent des graines de peuplier jusqu’à 30 km de l’arbre source.

Constituant un exemple de convergence évolutive, de nombreuses espèces d’arbres ont évolué indépendamment les unes des autres pour développer des graines ailées, ou «samares». Les conifères gymnospermes ont été parmi les premiers à adopter ce type de graines à partir de 270 Ma. Les archives fossiles montrent que les anciens conifères produisaient des graines pourvues d’ailes simples ou doubles. Pourtant, les conifères modernes – qui comprennent les pins, les séquoias, les sapins et les cèdres – possèdent uniquement des graines à aile simple. En testant la capacité des graines de conifères fossiles à voler, des scientifiques ont constaté que le modèle à aile unique tourbillonnante était plus efficace pour la dispersion aérienne: ils en ont conclu que l’adoption de cette forme de graine a pu contribuer à l’essor des conifères. Aujourd’hui, leurs forêts s’étendent sur toute la planète, de l’Alaska au Canada, en passant par la Russie et l’Europe du Nord.

Outre les pins modernes, plusieurs arbres à fleurs ont également des graines ailées. Il s’agit notamment de l’orme (dont la graine se trouve au centre d’une aile ovale à la consistance de papier), du frêne (qui porte une graine à une extrémité de l’aile, comme les pins) et de l’érable, qui comporte deux graines asymétriques ailées initialement jointes. En s’éloignant de l’arbre en tourbillonnant ou en tournant sur elles-mêmes, les graines ailées tombent plus lentement et voyagent plus loin. On a ainsi établi que le mouvement giratoire des graines d’érable génère un vortex le long du bord d’attaque de l’aile, ce qui confère de la portance aux graines. Le poids d’une graine constitue souvent un facteur déterminant dans sa capacité à être transportée par le vent: par exemple, les 38 espèces de pins (Pinus) sans exception, dont les graines pèsent moins de 90 mg, sont adaptées à la dispersion par le vent.

Certaines graines, telles celles des saules, sont d’abord véhiculées par le vent, puis poursuivent leur voyage grâce aux courants fluviaux après être tombées dans un ruisseau ou une rivière. L’hydrochorie peut être également un mode principal de dispersion des graines, comme c’est le cas pour l’aulne glutineux (Alnus glutinosa). À la fin de la dernière période glaciaire, alors que les eaux de fonte s’écoulaient des glaciers en recul, l’aulne a été l’un des premiers arbres à coloniser les nouvelles terres. Ayant besoin d’une grande quantité d’eau pour subsister, il pousse aujourd’hui sur les sols gorgés d’eau, les berges des rivières et les rives des lacs dans toute l’Europe, de la Scandinavie à la Méditerranée. Le secret de sa réussite réside en partie dans l’utilisation des cours d’eau pour disperser ses graines. Celles-ci possèdent une enveloppe externe huileuse et résistante à l’eau, ainsi que des petits flotteurs en liège.

En tant que grandes plantes fixes, les arbres comptent sur la dispersion de leurs graines, associée à la pollinisation, pour établir de nouvelles générations dans des endroits suffisamment éloignés de l’individu parent pour éviter son ombre, bien qu'assez proches pour bénéficier de conditions de croissance tout aussi favorables. Par contre aujourd’hui, le changement climatique provoqué par l’humain a de multiples répercussions sur notre planète, allant de la hausse des températures à l’augmentation de la fréquence des tempêtes. En parallèle, la perte de la biodiversité entraîne l’extinction d’un nombre croissant d’espèces végétales, animales et fongiques. En conséquence, les arbres subissent des pressions engendrées par l’évolution du climat dans leur aire de répartition naturelle, ainsi que par les activités humaines affectant leurs populations et celles des espèces dont ils dépendent. Dans ce contexte, la ou les méthodes de dispersion des graines qu’ils ont adoptées pourraient avoir un impact sur leurs futures chances de survie.

Étant donné que beaucoup d’arbres font appel aux animaux pour disperser leurs graines, l’effet combiné du changement climatique et du déclin de la biodiversité pourrait s’avérer très préjudiciable. Une étude portant sur des plantes à fruits charnus a estimé que la disparition d’espèces d’oiseaux et de mammifères, conséquence de la déforestation et du braconnage, avait déjà réduit de 60% la capacité de ces plantes à s’adapter au changement climatique. De plus, une autre étude comparant la diversité des espèces sur deux îles voisines, l’une ayant perdu ses oiseaux et chauves-souris indigènes qui dispersaient les graines et l’autre les ayant conservés, a établi que grâce à ces vertébrés, le nombre d’espèces de jeunes plants a presque été multiplié par deux dans les trouées de la canopée. Par ailleurs, on sait que les oiseaux migrateurs sont capables d’acheminer des graines sur des dizaines de kilomètres, ce qui pourrait aider les arbres à se déplacer en fonction des changements climatiques. Malheureusement, ceux qui disséminent les graines des espèces existant dans les forêts européennes le font souvent dans le mauvais sens, car la plupart de ces dispersions ont lieu en automne, quand les oiseaux migrent vers le sud pour rejoindre des zones plus chaudes, et non au printemps lorsqu’ils volent vers le nord.

Les arbres pollinisés grâce au vent pourraient également voir leurs graines voyager dans une direction inappropriée sous les effets du changement climatique. Bien qu’il soit peu probable que le réchauffement planétaire entraîne de grands bouleversements dans la circulation atmosphérique à l’échelle mondiale, une étude ayant combiné des données sur les régimes des vents et les variations du climat a montré que ces arbres étaient plus vulnérables s’ils poussaient sous les tropiques ou sur les versants venteux des chaînes de montagnes. En effet, il y a peu de chances que le vent déplace les graines de ces espèces vers des zones présentant des conditions environnementales favorables à leur épanouissement. Les arbres situés plus au nord pourraient mieux s’en sortir: les modèles montrent que l’impact potentiel d’une hausse de température de 3 °C sur la dispersion à longue distance des graines et du pollen dans les forêts boréales pourrait favoriser les mouvements de populations et de gènes dus au vent, mais cela ne suffirait pas forcément à compenser la diminution attendue des aires de répartition.

Les arbres les plus exposés au changement climatique sont ceux qui dépendent uniquement de la gravité pour disperser leurs graines, comme les eucalyptus d’Australie. Des études portant sur plus de 600 espèces d’eucalyptus ont révélé que les conditions environnementales propices à leur développement pourraient se déplacer géographiquement de 1400 km entre 2014 et 2085. Or les graines d’eucalyptus, dont la vitesse de dispersion est généralement d’un à deux mètres par an, ne sont pas capables de s’éparpiller au-delà de 5 km sur cette période. Si la capacité des eucalyptus à se déplacer par dispersion vers de nouveaux sites a prouvé son efficacité sur de très longues périodes, elle est extrêmement limitée sur quelques décennies. En outre, un quart des 826 espèces d’eucalyptus, dont 812 ne poussent qu’en Australie, est déjà menacé d’extinction en raison de l’utilisation des terres par l’homme au profit de l’agriculture et de l’urbanisation.

Pour en revenir à la pomme de Newton, la nature n’a jamais voulu que le fruit tombe simplement de l’arbre, car cela entraîne une concurrence entre le parent et sa descendance, ainsi qu’entre les jeunes plants, et attire les prédateurs de graines. Malus sieversii, l’espèce sauvage qui est le principal ancêtre des pommiers domestiqués (Malus domestica), comme la variété Flower of Kent observée par Newton, avait en fait développé de gros fruits pour attirer la mégafaune – les grands animaux – qui vivait durant la dernière période glaciaire et qui s’est éteinte avec le réchauffement du climat. Même si les graines de Malus sieversii continuent d’être dispersées par les humains et certains animaux, et que l’arbre peut également se reproduire à partir de rejets issus de ses racines, son aire de répartition est aujourd’hui très fragmentée, en partie à cause de la faible dissémination de ses graines. Ce fait nous rappelle que les changements écologiques majeurs, comme ceux provoqués actuellement par le réchauffement climatique et la perte de la biodiversité, peuvent avoir un impact durable sur les espèces et les écosystèmes.

5 Les arbres, condition de notre présence sur Terre

La vallée d’Ica au Pérou, en Amérique du Sud, est l’un des déserts les plus arides du monde, mais il n’en a pas toujours été ainsi. Il y a 2200 ans, le peuple Nazca vivait dans cette zone côtière méridionale; il cultivait la terre à l’aide de systèmes d’irrigation qui puisaient l’eau dans les rivières alimentées par les pluies saisonnières de la cordillère des Andes. Leur civilisation sophistiquée – qui a laissé les fameuses lignes de Nazca, des géoglyphes gravés dans le sol – a perduré pendant 800 ans, avant de s’éteindre en 600 après J.-C. Pourquoi cette disparition? Certains archéologues avancent que les Nazcas ont scellé leur propre destin en abattant les arbres huarango (Prosopis pallida) de la région. Ces arbres, qui ont des racines de 50 m, peuvent réguler les températures élevées et garder la terre humide. Or 60 souches de huarango trouvées dans le désert ainsi que l’analyse des pollens conservés indiquent que les Nazcas ont rasé les arbres pour cultiver du coton et du maïs. Sans arbres, l’écosystème se serait effondré et, avec lui, la civilisation Nazca.

À l’époque, les Nazcas ne se rendaient pas compte que leur existence dépendait du huarango, alors qu'aujourd’hui nous sommes conscients que les arbres et les forêts nous rendent de nombreux services écosystémiques, allant de la stabilisation du climat et autres bienfaits environnementaux à la fourniture d’aliments, de bois et de médicaments, en passant par l’amélioration de notre bien-être. Par exemple, la transpiration des arbres permet de réguler l’eau et la température, un service dont a sans doute bénéficié le peuple Nazca. Au cours de ce processus, les arbres puisent l’eau du sol et utilisent l’énergie thermique environnante pour évaporer l’humidité de leurs feuilles. Un seul petit ficus (Ficus microcarpa) rejette ainsi 36 à 55 kg d’eau par jour, ce qui équivaut au refroidissement d’un climatiseur de 1,6 à 2,4 kW fonctionnant pendant 24 heures. Dans les villes européennes, on a d’ailleurs constaté que les zones couvertes d’arbres peuvent abaisser la température à la surface du sol jusqu’à 12 °C par rapport à celles qui en sont dépourvues.

Dans les forêts, la vapeur d’eau issue de la transpiration des feuilles peut s’accumuler au-dessus de la canopée pour former des nuages. Ceux-ci libèrent de l’eau sous forme de précipitations, ou bien sont emportés par les vents. Environ la moitié de la pluie qui tombe dans la forêt amazonienne provient ainsi de ce «recyclage» de l’humidité. La vapeur d’eau qui arrive de l’océan Atlantique génère d’abord des nuages qui sont poussés vers l’ouest par les alizés, apportant des pluies dans l’est de l’Amazonie. Les arbres de cette zone absorbent alors cette eau, puis la rejettent en transpirant. Les nuages qui en résultent se déplacent de nouveau vers l’ouest, et par répétition de ce processus, l’eau traverse toute la forêt tropicale au moyen de ces «rivières volantes». En se heurtant à la cordillère des Andes qui délimite la côte ouest de l’Amérique du Sud, l’air chargé d’humidité est dévié vers le sud, où il alimente une vaste région productrice et exportatrice de denrées alimentaires. Ainsi, les arbres peuvent contribuer à soutenir l’agriculture dans des régions et des communautés très éloignées de leur aire de répartition.

Les arbres jouent en outre un grand rôle dans la régulation du climat à l’échelle mondiale en recyclant le carbone. Selon un processus circulaire, les atomes de carbone sont constamment recyclés entre l’atmosphère, les sols, les roches, les sédiments, l’océan et les organismes vivants. Lorsque les arbres effectuent la photosynthèse, une grande partie du dioxyde de carbone qu’ils absorbent sert à fabriquer de nouvelles feuilles et du bois, le reste étant rejeté dans l’atmosphère par leur respiration. Ils libèrent également du dioxygène, contribuant ainsi à oxygéner l’air que nous respirons. Quand les feuilles mortes ou les brindilles d’un arbre tombent au sol, le carbone qu’elles contiennent peut être relâché dans l’air ou bien emprisonné dans le sol. Cependant, la majeure partie de l’arbre stockera le carbone pendant toute son existence – et même après, si son bois demeure intact en devenant, par exemple, un meuble ou un plancher de bateau. De cette façon, le carbone évite d’être libéré sous forme de CO_2 dans l’atmosphère.

Pendant les 6000 ans qui ont précédé la révolution industrielle, le cycle du carbone à l’échelle mondiale a maintenu les niveaux de CO_2 dans l’atmosphère à environ 280 ppm (parties par million, soit 280 particules de CO_2 pour un million de particules d’air). Puis nous avons commencé à brûler des combustibles fossiles pour alimenter nos usines, chauffer nos maisons et faire rouler nos véhicules. Comme ces combustibles renfermaient du carbone provenant de plantes enfouies il y a des millions d’années, nos actions ont rejeté beaucoup de CO_2 dans l’atmosphère si bien que l’équilibre a été rompu, faisant grimper la concentration de dioxyde de carbone jusqu’à son niveau actuel de 420 ppm. La Terre subit aujourd’hui un réchauffement et des changements climatiques parce que l’énergie infrarouge thermique (issue de la lumière du Soleil mais réémise par la surface terrestre) est captée par le CO_2 et d’autres gaz à effet de serre dans l’atmosphère. La déforestation aggrave donc le changement climatique; à l’opposé, la plantation d’arbres peut contribuer à abaisser les niveaux de CO_2 dans l’atmosphère grâce au stockage du carbone.

De nos jours, la majeure partie de la déforestation a lieu dans le biome de la forêt tropicale, principalement pour en faire des terres cultivables. Pourtant, les arbres et les forêts profitent à l’agriculture de bien des manières. Non seulement ils contribuent à la régulation de l’humidité et des ressources en eau, mais ils participent aussi au cycle de production des nutriments grâce à la production et à la décomposition des débris végétaux (litière). De plus, ils empêchent l’érosion des sols et limitent les inondations en interceptant la pluie, en réduisant la quantité d’eau dans la terre grâce à la transpiration, et en stabilisant le sol avec leurs racines. Enfin, la biodiversité qu’ils hébergent fournit des services de pollinisation essentiels. Au niveau mondial, les rendements des cultures de café sont ainsi jusqu’à 30% plus élevés dans les régions abritant une grande variété d’espèces d’abeilles, probablement à cause de la présence des forêts environnantes. L’agroforesterie, une méthode agricole qui consiste à associer arbres et arbustes à des cultures et à de l’élevage, a d’ailleurs montré qu’elle accroît la production alimentaire et rend l’agriculture plus durable.

Bien entendu, les arbres nous fournissent également de la nourriture: la plupart des fruits à coque que nous mangeons poussent sur des arbres, tout comme la moitié des fruits cultivés. Nombre de ces aliments sont très nutritifs et contribuent à nous maintenir en bonne santé. Ainsi, les pistaches sont excellentes pour le cœur en raison de leurs propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires, les noix réduisent le taux de cholestérol, et les pommes sont riches en fibres, aidant à réguler la glycémie et favorisant une bonne digestion. Entre 2021 et 2022, plus de 5 millions de tonnes de fruits à coque ont été produites dans le monde, les amandes, les noix et les noix de cajou occupant respectivement les trois premières places du podium. Les pommes constituent le fruit le plus important porté par un arbre, avec un marché mondial de plus de 100 milliards de dollars. En 2021, nous en avons mangé 93 millions de tonnes.

L’apparition de structures ligneuses chez les arbres a été extrêmement bénéfique pour l’humanité: la présence d’acacia sur des haches en pierre découvertes en Tanzanie fait ainsi remonter le travail du bois à 1,5 million d’années. Et aujourd’hui, nous continuons à utiliser le bois plus que jamais, malgré la grande disponibilité du plastique et d’autres matériaux de synthèse. En 2018, l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) a en effet relevé que la production et le commerce des produits à base de bois (y compris les grumes, le bois scié et les panneaux comme le contreplaqué et les placages stratifiés) ont atteint leurs plus hauts niveaux depuis 1947, année où elle a commencé à collecter des données dans ce domaine. Les arbres fournissent également bien d’autres matériaux utiles: ainsi, 47% du caoutchouc utilisé dans le monde est naturel, tiré de la sève laiteuse de l’hévéa (Hevea brasiliensis); les bouchons de liège sur les bouteilles de vin proviennent de l’écorce du chêne-liège (Quercus suber); et la colophane, qui apporte de la rugosité aux archets des violonistes et aux chaussures des danseurs de ballet, est une résine issue du pin.

Parmi leurs stratégies de survie, les plantes et notamment les arbres synthétisent des composés complexes qui les aident à repousser les ravageurs et à se protéger de certains risques environnementaux, comme une surexposition aux rayons UV. Bien souvent, ces substances sont également efficaces pour soigner des maladies chez l’humain, et nombre d’entre elles sont à la base de médicaments essentiels. Par exemple, l’if de l’Ouest (Taxus brevifolia) produit le composé toxique paclitaxel, que l’on synthétise maintenant en laboratoire pour fabriquer un médicament utilisé en chimiothérapie; une molécule découverte dans les pommes (Malus species) a conduit au développement des gliflozines, une classe de médicaments qui régule le taux de glucose chez les diabétiques; et une substance chimique issue de l’arbre Quillaja saponaria a été intégrée dans un vaccin contre le zona. Pourtant, les forêts riches en biodiversité représentent encore une source de médicaments largement sous-exploitée et il reste beaucoup de composés actifs à étudier parmi les espèces d’arbres.

Ces dernières années, diverses études ont montré que le simple fait d’être au milieu des arbres améliore notre bien-être. Marcher dans le bois, par exemple, peut faire baisser le rythme cardiaque et la tension artérielle, diminuer la concentration de glucose dans le sang chez les diabétiques, ou encore améliorer la qualité du sommeil et la santé mentale. On estime ainsi que les promenades en forêt permettent d’économiser des millions de dollars par an en dépenses pour la santé mentale dans un pays. En 2023, des experts en sylviculture, écologie, psychologie et épidémiologie ont évalué les bienfaits à passer du temps dans différents types de forêts, d’espaces verts et parmi des arbres en dehors de zones boisées. Ils ont mis en évidence un large éventail d’effets positifs, notamment sur le développement du système nerveux chez les enfants, la santé mentale et cardiométabolique chez les adultes, ainsi que sur le vieillissement cognitif et l’espérance de vie chez les personnes âgées.

Si nous sommes nombreux à profiter indirectement des forêts, en particulier parce qu’elles contribuent à la régulation du climat et fournissent des matières premières transformées en biens de consommation, des millions de personnes en dépendent directement, car elles vivent à l’intérieur ou à proximité de celles-ci. Sur les 1,6 milliard d’individus résidant à moins de 5 km d’une forêt dans le monde, plus des deux tiers habitent dans des pays à revenu faible ou modéré. Pour ces personnes, dont 250 millions environ vivent dans une extrême pauvreté, les forêts constituent une source vitale de nourriture, de combustible pour la cuisine et le chauffage, de médicaments, d’abris et de moyens de subsistance. Par exemple, les groupes indigènes de l’Amazonie péruvienne utilisent depuis longtemps l’Acmello Oleracea, une plante de la forêt tropicale, comme anesthésiant pour soigner les maux de dents. Les principes actifs de cette plante vont être bientôt utilisés dans un gel analgésique, dont les bénéfices seront partagés avec les populations locales, illustrant ainsi comment l’exploitation durable des forêts pourrait à priori permettre de sortir de la pauvreté.

Il est difficile d’évaluer financièrement les différents bénéfices apportés par les arbres et les forêts, même si cet exercice pourrait contribuer à leur préservation. Au Vietnam, d’anciens bûcherons sont à présent employés comme guides en écotourisme et gagnent plus d’argent en protégeant la forêt qu’en la détruisant. Le Costa Rica a quant à lui réussi à inverser la tendance à la déforestation en valorisant davantage ses ressources naturelles. Dans les années 1970 et 1980, ce pays affichait pourtant l’un des taux de déboisement les plus élevés au monde, en raison de mesures gouvernementales comme le prêt à taux réduit pour l’élevage de bétail, des lois sur la titularisation des terres qui incitaient à la déforestation, et des programmes de construction de routes. Mais après la mise en place par l’État de paiements aux propriétaires et exploitants de forêts en échange des services environnementaux qu’ils rendent, la couverture arborée est passée de 40% en 1987 à 51% en 2020. Au total, la valeur des forêts de la planète a été estimée à 150 000 milliards de dollars, dont près de 90% se rapportent au stockage du carbone.

Ce chiffre confirme que nous avons tous besoin des services fournis par les arbres pour subsister. Pourtant, au cours des 10 000 ans qui ont suivi la fin de la dernière période glaciaire, la couverture forestière mondiale a diminué d’un tiers, passant de 57% des terres habitables à 38%. La forêt amazonienne, essentielle pour la biodiversité, les modèles climatiques régionaux et le cycle mondial du carbone, est particulièrement menacée. En 2021, les taux de déforestation en Amazonie brésilienne ont atteint leur plus haut niveau depuis 15 ans, avec des pertes annuelles dépassant les 10 000 km^2. Une fois qu’une certaine portion de la forêt tropicale aura disparu – entre 20 et 25% selon les estimations –, les scientifiques craignent qu’elle ne soit plus en mesure de générer les pluies nécessaires à sa survie. Elle se transformera alors en un écosystème de savane – ne comportant que des arbres épars et de vastes prairies – avec une baisse des précipitations de l’ordre d’un cinquième. En 2022, il a été signalé que 20% de la forêt tropicale étaient irrémédiablement perdus, de sorte que ce point de basculement pourrait être déjà dépassé.

Le processus que nous observons actuellement en Amazonie, au cours duquel l’eau de l’Atlantique déclenche le recyclage de l’humidité de la forêt tropicale vers l’ouest, résulte du régime des vents à l’échelle mondiale.

Depuis longtemps, les météorologues estiment que ces vents sont issus des différences de pression atmosphérique: l’air circule entre des zones de basse pression (créées par l’air chaud qui monte) et des zones de haute pression (créées par l’air froid qui descend) au sein de trois cellules par hémisphère, qui sont des bandes de même largeur à différentes latitudes. En raison de la rotation de la Terre, le trajet de l’air est dévié vers la droite dans l’hémisphère Nord et vers la gauche dans l’hémisphère Sud, ce qui explique les alizés en provenance de l’est qui traversent l’Amazonie. Toutefois, certains scientifiques pensent que la transpiration en Amazonie agit comme une pompe biotique qui régule le régime des vents. S’ils ont raison, la disparition de la forêt tropicale pourrait donc presque stopper les précipitations à l’intérieur des terres. Dans une répétition du destin qui a frappé les Nazcas du Pérou il y a 1 500 ans, une vaste zone se transformerait alors non pas en savane mais en désert, avec des conséquences pour nous tous.

6 Le problème des ravageurs et des maladies

Durant la pandémie mondiale qui a commencé en 2019, la nature s’est révélée une source de réconfort pour la plupart d’entre nous. Mais au Royaume-Uni, nombreux sont les promeneurs qui ont découvert des forêts de feuillus décimées: beaucoup de frênes y avaient été victimes de la chalarose, appelée aussi «maladie du flétrissement du frêne». Dans les souches et les rondins des arbres atteints qui ont été abattus, les signes de la maladie étaient évidents. Dans chaque branche et chaque tronc, le cœur du bois était noirci, indiquant que le système vasculaire chargé d’acheminer l’eau et les nutriments à l’ensemble de l’arbre n’avait pas fonctionné. Aujourd’hui, la chalarose est toujours d’actualité dans les forêts: on s’attend à ce qu’elle finisse par tuer 95 à 99% des 153 à 186 millions de frênes britanniques (plus le 1,8 milliard de semis et de jeunes arbres) présents dans les bois, les haies, les parcs, les villes et les villages, modifiant le paysage de manière irréversible.

Le coupable est un champignon nommé hymenocyphus fraxineus, dont les effets sur les frênes se manifestent d’abord par des feuilles flétries, des lésions sur l’écorce et des pousses desséchées. Le champignon passe l’hiver dans la litière de feuilles au sol avant de produire de petites fructifications blanches entre juillet et octobre. Celles-ci dispersent dans l’atmosphère des spores qui, transportées par le vent, peuvent se déposer jusqu’à 30 km plus loin. Si ces spores tombent sur des feuilles de frêne, elles peuvent pénétrer dans les tissus et se développer à l’intérieur de l’arbre. Les individus touchés meurent de la maladie ou bien, affaiblis, deviennent la cible d’autres organismes opportunistes, tels que l’armillaire couleur de miel (correspondant à plusieurs espèces de champignons du genre Armillaria, qui s’attaquent aux racines des plantes ligneuses).

Cette maladie dévastatrice est originaire d’Asie orientale où elle infectait à l’époque les frênes de Mandchourie et de Chine (Fraxinus mandshurica et Fraxinus chinensis, respectivement). Mais ces deux espèces ont élaboré des défenses contre le champignon car tous trois ont évolué ensemble au fil du temps. En revanche, le frêne commun (Fraxinus excelsior), qui pousse naturellement partout en Europe sauf au Portugal, n’a pas dans ses gènes l’arsenal nécessaire pour le combattre. En 1992, la chalarose a été observée dans le nord-ouest de la Pologne, avant de s’étendre à la plupart des pays d’Europe de l’Est, d’Europe centrale et d’Europe du Nord. Sa présence en Angleterre a été signalée pour la première fois en 2012 dans un lot de plants de frêne envoyés par une pépinière des Pays-Bas à une autre située dans le Buckinghamshire, bien que les scientifiques pensent qu’il existait déjà au Royaume-Uni depuis les années 1990.

Ce n’est pas la première fois qu’une maladie ravage des populations d’arbres sur ce territoire. À la fin des années 1960 et dans les années 1970, la graphiose, appelée aussi «maladie hollandaise de l’orme», a décimé plus de 25 millions d’arbres adultes, laissant la campagne britannique dénudée. Des scènes bucoliques, comme celle de la charrette franchissant un cours d’eau bordé d’ormes majestueux sur le tableau La charrette de foin de John Constable, se sont envolées à jamais. Provenant d’Asie, ce champignon a été observé en France, aux Pays-Bas, en Belgique et en Allemagne entre 1918 et 1921, puis il s’est rapidement répandu pour être repéré pour la première fois en Grande-Bretagne en 1927. La graphiose a été baptisée «maladie hollandaise de l’orme» en hommage aux travaux rigoureux de sept femmes scientifiques néerlandaises qui ont étudié sa pathologie et identifié sa cause, à savoir le champignon Graphium ulmi (aujourd’hui appelé Ophiostoma ulmi).

La graphiose semblait avoir disparu en Europe dans les années 1940, mais vingt ans plus tard, elle a été supplantée par un agent pathogène plus agressif, Ophiostoma novo-ulmi. Transporté grâce à deux espèces de scolytes, qui sont de petits coléoptères, le champignon a progressé vers l’ouest en traversant l’Europe continentale, avant d’atteindre la campagne britannique, attaquant les ormes de montagne (Ulmus glabra) ainsi que les ormes champêtres (Ulmus minor), introduits à l’âge du fer. La maladie s’est développée dans les tissus du xylème, qui véhiculent l’eau et les nutriments depuis les racines vers la cime. Lorsque les arbres infectés ont tenté de stopper le champignon en bloquant les cellules du xylème, ils ont coupé leur propre approvisionnement en eau, se condamnant ainsi à mort. De nos jours, la maladie continue à se propager vers le nord du Royaume-Uni. En 2021, le plus vieil orme de Grande-Bretagne, un Ulmus glabra de près de 800 ans, situé à Beauly dans les Highlands écossais, a été déclaré en phase terminale d’une graphiose. Il a rendu l’âme en 2023.

La maladie hollandaise de l’orme a été la première infection majeure à affecter les arbres au Royaume-Uni. Depuis, un nombre croissant de nouveaux ravageurs et de nouvelles maladies sont apparus. Le dendroctone de l’épicéa est arrivé en 1983, la mineuse du marronnier en 2002, la chenille processionnaire du chêne en 2006, le chancre du châtaignier en 2012, la tenthrède en zigzag de l’orme en 2017, et la liste est loin d’être exhaustive. Ces nouveaux venus ont alourdi le fardeau qui pesait déjà sur les arbres avec les mammifères friands de feuilles et de pousses – tels que les cerfs et les moutons – et les écureuils qui rongent leur écorce. Le Registre des risques phytosanitaires du Royaume-Uni, qui surveille les risques et définit des priorités d’intervention, a répertorié plus de 1000 ravageurs et maladies problématiques, dont 30% environ sont susceptibles d’affecter les arbres. De leur côté, les particuliers ont signalé entre avril 2021 et mars 2022, 3790 cas de ravageurs et de maladies, soit 25% de plus que l’année précédente.

La «maladie du dépérissement aigu du chêne» suscite actuellement de vives inquiétudes car le chêne est un arbre emblématique de la Grande-Bretagne, constituant 16% des forêts de feuillus. Beaucoup d’individus ont atteint un âge vénérable: en Angleterre, plus de 25 sites possèdent de vieux spécimens en nombre, et le pays compte plus de chênes d’une circonférence supérieure à 9 m – signe d’un grand âge – que l’Europe tout entière. Sévissant au Royaume-Uni depuis trois décennies, la maladie a commencé à attaquer et tuer des chênes pédonculés et rouvres adultes (Quercus robur et Quercus petraea, respectivement) dès les années 2000.

Ce fléau résulte de l’association destructrice d’une bactérie et d’un coléoptère. Attirée par l’azote présent sur les feuilles de chêne, la bactérie Brenneria goodwinnii progresse vers le bas du tronc, en produisant des substances qui attirent à son tour le coléoptère Agrilus biguttatus. Sitôt arrivé, celui-ci pond ses œufs sous l’écorce du chêne, qui éclosent en larves voraces. La présence du coléoptère conduit Brenneria goodwinnii à sécréter des protéines qui ramollissent le bois, ce qui lui permet de s’en nourrir et aux larves de s’établir dans des galeries creusées dans le cambium vasculaire, le centre névralgique de la croissance de l’arbre.

Sur les arbres touchés, la décomposition atteint le xylème, amenant la sève ascendante à s’échapper des cavités, sous forme de suintements noirs caractéristiques de la maladie. Les scientifiques pensent que les niveaux élevés d’azote, vraisemblablement dus aux engrais azotés utilisés en agriculture, pourraient affaiblir la capacité des arbres à lutter contre cette infection. Non seulement les dépôts de sels d’azote sur les feuilles attirent les bactéries, mais les associations mycorhiziennes – salutaires pour les arbres – qui s’établissent entre les racines des chênes et les champignons du sol sont également affectées par la pollution azotée. Comme le dépérissement aigu du chêne semble se concentrer dans des zones sujettes à la sécheresse, il est aussi possible que le stress climatique rende ces arbres plus vulnérables aux attaques.

Le changement climatique favorise certainement l’implantation d’autres ravageurs et maladies dans de nouvelles régions, comme le champignon Diplodia sapinea, responsable d’une pathologie du pin. Le premier grand foyer de cette infection en Europe du Nord s’est déclaré sur des pins sylvestres (Pinus sylvestris) en Suède en 2016. Les chercheurs qui ont reconstitué la progression de la maladie dans ce pays ont découvert que des attaques isolées avaient commencé dix ans plus tôt pour toucher finalement 90% des arbres en 2016. Ils ont constaté une dégradation plus importante des pins et un ralentissement de leur croissance sous des températures élevées, et à l’inverse une diminution des agressions et un meilleur épanouissement sous un climat plus frais et plus humide. Un temps plus chaud pourrait également accélérer la propagation de la chalarose: en Norvège, on a ainsi remarqué que les populations du champignon responsable, Hymenocyphus fraxineus, se reproduisaient davantage à des températures élevées, et de manière exponentielle dans un environnement propice.

Même si les maladies des plantes sont un phénomène naturel, attesté dans le registre fossile depuis 250 millions d’années, les plantes et les agents pathogènes ont continué d’évoluer conjointement au sein des écosystèmes, les premières acquérant une résistance aux seconds, et ces derniers devenant plus virulents en réaction. L’apparition de ravageurs et de maladies en dehors de ces écosystèmes stables résulte des déplacements massifs de populations à travers le monde, à commencer par l’«échange colombien» d’êtres humains et de plantes entre l’Europe et l’Amérique à partir de la fin du XVe siècle. La hausse ultérieure de la démographie mondiale et l’expansion des réseaux commerciaux ont entraîné une augmentation fulgurante du nombre de maladies chez les plantes et de leur degré de gravité au cours des 200 dernières années. La gestion déclinante des forêts, alors que l’acier, le plastique et le béton ont pris la place du bois dans la fabrication de nombreux produits, a permis aux ravageurs et aux maladies de coloniser discrètement les arbres.

Actuellement, les organismes phytosanitaires surveillent de près un hôte indésirable, la bactérie Xylella fastidiosa, responsable de différentes maladies chez plusieurs espèces d’arbres, par exemple le chêne, l’orme, le platane, l’amandier, les arbres à agrumes et l’olivier, ainsi que chez d’autres végétaux. Il en existe quatre sous-espèces, chacune affectant des groupes spécifiques de plantes, avec des symptômes allant de la brûlure des feuilles et du flétrissement du feuillage au dépérissement des branches et finalement à la mort. En juillet 2023, la Xylella fastidiosa a été repérée en France, en Espagne, en Italie, au Portugal, en Amérique et à Taïwan, Chine. L’Italie a détruit des dizaines de milliers d’oliviers pour empêcher cette bactérie de se propager.

L’émergence d’un agent pathogène destructeur d’arbres repose sur trois éléments: un ravageur ou une maladie virulente, des conditions environnementales qui facilitent sa dissémination, et un hôte vulnérable. C’est pourquoi les efforts déployés pour lutter contre ces maladies portent souvent sur l’élimination de l’un de ces éléments. On peut utiliser des pesticides ou des fongicides pour tenter d’éradiquer l’agent pathogène, gérer au mieux les forêts pour renforcer la santé des arbres au lieu de laisser la maladie s’étendre, ou encore introduire une résistance dans l’espèce hôte. Au cours des 50 ans qui ont suivi l’apparition de la graphiose, les Pays-Bas, la France, l’Espagne, l’Italie, le Canada et les États-Unis ont mis en place des programmes de sélection qui ont abouti à des cultivars d’orme résistants, tandis qu’au Royaume-Uni, des essais sont en cours avec ces variétés.

La ferme de Great Fontley, dans le Hampshire, en Angleterre, dissimulé derrière un grand bâtiment à colombages du XVIe siècle, abrite l’un des cinq projets d’expérimentation sur les ormes menés par l’association de protection de la nature Butterfly Conservation. Dans des champs séparés d’un site de décharge par une parcelle de forêt ancienne poussent une centaine d’ormes, dont seize cultivars résistants aux maladies, et quelques autres espèces.

Ces plantations avaient pour but d’évaluer si ces arbres pouvaient héberger le papillon thècle de l’orme (Satyrium w-album), une espèce protégée au Royaume-Uni qui se nourrit des fleurs, des graines et des feuilles des ormes adultes. Entre 1976 et 2019, sa population a chuté de 78% en Angleterre et au Pays de Galles, et l’espère a été classée en 2010 comme «en danger» sur la liste rouge des papillons de Grande-Bretagne de l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN). Or en 2019, on a constaté que ce papillon avait colonisé le site de Great Fontley Farm ainsi qu’un autre site de recherche de Butterfly Conservation près de Portsdown, et qu’il s’était également établi sur des ormes résistants aux maladies sur l’île de Wight. Depuis, sur la dernière mise à jour de la liste rouge de l’UICN publiée en 2022, le statut de cette espèce s’est amélioré en passant à «vulnérable».

Face à la dévastation causée actuellement par la chalarose, la renaissance de ce papillon est un signe d’espoir: les liens brisés de la biodiversité peuvent être rétablis grâce à la science, avec du temps et de la persévérance. Cependant, tout comme la gestion de l’épidémie de Covid-19 en son temps, la lutte contre les ravageurs et les maladies des arbres s’avère complexe et coûteuse. En 2019, l’université d’Oxford et ses partenaires ont calculé que le coût induit par la chalarose s’élevait à 15 milliards de livres sterling (26 milliards de dollars) pour la société britannique, soit un tiers de plus que les pertes financières dues à l’épidémie de fièvre aphteuse qui a touché le bétail au Royaume-Uni en 2001. Ce montant est 50 fois supérieur à la valeur annuelle du commerce de plantes en provenance et à destination de la Grande-Bretagne. Il est clair que, pour les arbres comme pour les humains, mieux vaut prévenir que guérir. Et comme le déclin de la biodiversité joue un rôle dans l’apparition de maladies humaines telles que la Covid-19, il est dans notre intérêt d’œuvrer à l’épanouissement des forêts, non seulement pour les arbres eux-mêmes, mais aussi pour réduire les risques de nouvelles pandémies.

7 Pourquoi il est essentiel de protéger les forêts

Une forêt prospère n’évoquera pas forcément la même chose pour tout le monde. Alors qu’un scientifique la considérera comme une réserve précieuse de la biodiversité fournissant des services écosystémiques à la planète, une communauté habitant dans les voisinages la percevra avant tout comme un garde-manger, une source de revenus et un élément de son identité culturelle. Les touristes s’y promèneront pour le plaisir ou leur bien-être, tandis que les agents gouvernementaux ne s’intéresseront qu’à la valeur monétaire de son bois. La protection réussie d’une forêt est donc un exercice de diplomatie: il faut répondre à de nombreux besoins et attentes, de manière à favoriser la préservation des espèces et à privilégier une gestion durable plutôt qu’une exploitation destructrice. Et comme on va le voir, l’aura d’une star de cinéma peut parfois faire la différence.

Prenons l’exemple de la forêt camerounaise d’Ebo, qui n’avait pas fait l’objet d’études jusqu’au début du XXIe siècle. Depuis, on l’a identifiée comme un foyer de populations animales d’importance mondiale, abritant notamment des gorilles, l’espèce rare de chimpanzés du Nigeria-Cameroun (connus pour utiliser des outils leur servant à casser des noix et à attraper des termites), des éléphants de forêt, le singe colobe roux du Cameroun, en danger critique d’extinction, et la plus grande grenouille du monde, la grenouille goliath (Conraua goliath). En parallèle, les botanistes qui ont exploré la forêt d’Ebo se sont rendu compte qu’elle possédait une flore d’une richesse extraordinaire: ils ont dénombré plus de 800 espèces de plantes, dont au moins 75 sont menacées de disparition. Parmi ces dernières, 9 espèces n’ont été recensées que dans cette forêt, dont le Kupeantha ebo, un petit arbre apparenté au caféier, également gravement en péril.

En 2006, le gouvernement camerounais avait évoqué l’idée de faire de la forêt d’Ebo un parc national, avant, en 2020, de reculer en annonçant son intention de créer deux concessions forestières couvrant à elles seules une superficie de la taille de Singapour. Ce projet a suscité une vive opposition de la part des chefs des populations Banen vivant à la périphérie de la forêt – qu’ils considèrent comme leur terre natale –, ainsi que de scientifiques et d’écologistes. Plus de 60 défenseurs de l’environnement ont signé une lettre de protestation, adressée au premier ministre camerounais, en mettant l’accent sur les primates et les plantes uniques de la forêt, si bien que le président a finalement annulé les concessions d’exploitation forestière. Mais il a peut-être été aussi influencé par l’acteur oscarisé Leonardo di Caprio, qui avait soutenu cette campagne sur les réseaux sociaux. La forêt a donc bénéficié d’un sursis, malgré qu'elle soit loin d’être préservée pour la postérité.

Depuis la fin du XVIIIe siècle, les parcs nationaux et les autres types d’aires protégées constituent la principale méthode de conservation in situ des espèces, afin de maintenir ces dernières dans leur habitat d’origine. Ainsi, c’est en 1776 qu’a été fondée la réserve Tobago Main Ridge Forest sur l’île de Tobago, et deux ans plus tard que l’aire de Bogd-Khan-Uul – une zone de prairies et de forêts tempérées en Mongolie – a été mise sous protection en raison de sa beauté. Aux États-Unis, le parc de Yellowstone est le plus ancien parc national du monde: il a été créé pour sauvegarder des milieux naturels, avec leur faune et leur flore, tout en demeurant accessible au public. À ce jour, il existe sur notre planète plus de 285 000 aires protégées, dont des parcs nationaux, des réserves naturelles et des zones de nature sauvage dans 244 pays et territoires. Environ 21% de la superficie totale des forêts font l’objet d’une protection juridique.

En complément de la conservation in situ, des méthodes ex-situ offrent aussi la possibilité de préserver des graines, des tissus et des séquences d’ADN dans d’autres lieux. Elles consistent notamment à stocker précieusement des collections vivantes d’espèces végétales, à garder des échantillons de plantes dans de l’alcool, et à constituer des banques de gènes et de graines – ce sont généralement les jardins botaniques qui s’en chargent. La mise en réserve de semences est un moyen efficace de conserver le matériel génétique de nombreuses espèces d’arbres dans un espace restreint. Pour cela, il faut collecter des graines de populations sauvages, les sécher soigneusement, effectuer des tests de germination pour s’assurer qu’elles pousseront bien si elles sont plantées, puis les stocker dans une chambre froide à une température d’environ -20 °C. Cependant, seules les semences «orthodoxes» – celles supportant la dessiccation – peuvent être stockées selon ce procédé. Les autres, dites «récalcitrantes» – qui comptent de nombreuses espèces de la forêt tropicale – posent un réel défi. De nouvelles méthodes sont en cours de développement pour conserver ces graines, dont la cryoconservation des embryons et des tissus.

La Banque de semences du millénaire (Millennium Seed Bank ou MSB) des jardins botaniques royaux de Kew, au Royaume-Uni, est la plus grande réserve de matériel génétique de plantes sauvages au monde, ainsi que la plus diversifiée. Les 2,4 milliards de graines qui y sont entreposées, provenant de 190 pays et territoires, représentent 40 000 espèces, dont beaucoup sont menacées d’extinction. Parmi les initiatives de la MSB, le UK National Tree Seed Project a permis de collecter des semences des quelque 75 espèces indigènes d’arbres et d’arbustes du Royaume-Uni. On a ainsi stocké plus de 13 millions de graines de ces espèces, en gardant les coordonnées géographiques de chaque arbre source et en mettant à part les semences d’arbres isolés. La plupart des graines des espèces d’arbres britanniques étant orthodoxes, elles peuvent être stockées au moyen des procédés habituels de conservation. Toutefois, celles des chênes et des châtaigniers sont récalcitrantes: leur conservation nécessite un stockage cryogénique, qui consiste à sécher rapidement la partie embryonnaire des semences, puis à les plonger dans un gaz liquéfié, généralement de l’azote liquide, à une température de -196 °C.

Quand on collecte des graines pour les conserver, il est essentiel que l’ensemble des échantillons présente une grande diversité génétique. En effet, plus le patrimoine génétique préservé sera important, plus il sera susceptible de contenir certaines caractéristiques permettant aux plantes de s’adapter à différentes conditions environnementales – de l’aridité à l’humidité, de la chaleur au froid – et de résister à tout un éventail de ravageurs et de maladies. Les botanistes qui recueillent des graines à des fins de conservation cherchent donc à favoriser la diversité génétique, notamment en prélevant des échantillons au cœur et en lisière des forêts, mais également dans la canopée, afin d’accroître leurs chances que le pollen fécondant provienne d’individus éloignés. Ils stockent les semences de chaque arbre source séparément: ainsi, dans le cas où un spécimen présenterait une spécificité particulièrement utile, telle la résistance à la maladie du flétrissement du frêne, il sera possible d’accéder aux gènes de cet individu particulier. Les graines d’arbres britanniques conservées pourront être utilisées dans le cadre de programmes de reboisement ou de régénération des forêts, en particulier pour planter des arbres capables de s’adapter aux changements climatiques dans les années à venir.

La mission de la MSB dans le monde consiste à aider les pays à collecter et à sauvegarder les semences d’espèces ayant une importance économique, menacées d’extinction, ou bien endémiques (qui ne poussent nulle part ailleurs). Par exemple, elle a récemment collaboré avec la Géorgie et l’Arménie pour conserver les graines de 122 espèces d’arbres fruitiers. Dans des villages comme Mchadijvari, situé au nord de la capitale Tbilissi en Géorgie, les habitants se rendent chaque année dans les forêts de feuillus des alentours, entre le milieu et la fin de l’été, pour cueillir des fruits sur des pommiers sauvages, des aubépines, des cornouillers, des noisetiers, des néfliers, des pruniers et des cerisiers; ils utilisent leurs récoltes pour préparer des confitures, des jus et des teintures médicinales. La MSB a apporté son soutien à des communautés comme celle de Mchadijvari pour identifier et préserver les populations des espèces de fruits menacées, et éviter la surexploitation des autres. Elle a également aidé la Géorgie à créer sa propre banque de semences au jardin botanique de Tbilissi.

De nombreux arbres fruitiers poussant dans la nature en Géorgie et en Arménie sont les ancêtres sauvages des fruits cultivés que nous consommons aujourd’hui. Citons par exemple le prunellier ou épine noire (Prunus spinosa), qui semble avoir contribué à la naissance des prunes et quetsches modernes, ou le pommier du Caucase (Malus orientalis), qui pourrait être l’une des espèces parentes de nos pommes cultivées.

En cultivant les plantes, les producteurs ont souvent conservé des gènes conférant des caractéristiques recherchées, telles qu’une belle apparence, une saveur agréable ou une bonne durabilité, tout en en écartant d’autres qui auraient pu offrir à ces végétaux la possibilité de s’adapter à diverses conditions environnementales. C’est pourquoi les plantes cultivées possèdent généralement un patrimoine génétique moins riche que leurs ancêtres. Cela n’avait pas trop d’importance lorsque le climat était stable, tandis qu'à présent, compte tenu du changement climatique induit par l’homme, les gènes attribuant une grande capacité d’adaptation se révèlent primordiaux. En préservant ces arbres fruitiers sauvages, les communautés rurales continuent ainsi à profiter des médicaments, d’une source de revenus et des fruits que leur procurent les forêts du voisinage; et par la même occasion, la diversité génétique des plantes parentes est sauvegardée, au cas où l’on veuille introduire un gène de résilience climatique dans les cultures, si le besoin s’en faisait sentir un jour.

Bien entendu, pour protéger efficacement les arbres et les forêts, il faut savoir quelles sont les espèces qui en ont le plus besoin. La liste rouge des espèces menacées de l’Union internationale pour la conservation de la nature constitue la référence en la matière. Ces espèces sont évaluées selon différents critères comme l’aire de répartition géographique, la taille de la population et les types de dangers. À l’aide de ces informations, elles sont alors classées dans l’une des catégories suivantes: Éteinte, Éteinte à l’état sauvage, En danger critique, En danger, Vulnérable, Quasi menacée, Préoccupation mineure, Données insuffisantes et Non évaluée. Autre base de données mondiale, ThreatSearch, gérée par l’association Botanic Gardens Conservation International (BGCI), regroupe toutes les évaluations mondiales, nationales et régionales connues en matière de conservation des plantes, y compris celles qui figurent sur la liste rouge précédemment évoquée – ce qui en fait un portail de référence pour connaître le statut d’une plante. Ces évaluations peuvent aider les autorités à allouer des fonds pour la conservation, à délimiter des zones protégées et à donner le feu vert à des projets de développement.

L’Évaluation mondiale des arbres (Global Tree Assessment), une initiative du BGCI, vise à calculer le risque d’extinction de chacune des 58 497 espèces d’arbres connues dans le monde. D’après les évaluations de 80% d’entre elles, ce rapport estime que 31% des espèces d’arbres, soit plus de 17 500 espèces, sont menacées de disparition sur Terre. Parmi elles, 440 espèces sont quasiment éteintes. Poussant dans des lieux et des habitats divers, elles vont de l’arbre national du Malawi, le cyprès de Mulanje (Widdringtonia whytei), qui n’existe plus que sur le mont Mulanje à l’état sauvage, au Sorbus arvonensis, qui se limite à 30 arbres vivant sur une bande de 10 m de large, sur la rive sud du détroit du Menai dans le nord du Pays de Galles. Le rapport conclut que l’identification des arbres en danger et leur protection sont les moyens les plus efficaces pour éviter l’extinction et favoriser le rétablissement des espèces menacées. Au moins 142 espèces d’arbres ont déjà disparu à l’état sauvage.

D'un autre côté, toutes les extinctions ne sont pas comparables. La disparition d’une espèce qui possède de nombreux parents proches présentant des caractéristiques similaires peut être considérée comme moins catastrophique que celle d’une espèce qui occupe une branche isolée sur l’arbre de l’évolution. Le ginkgo ou arbre aux quarante écus (Ginkgo biloba) en est une bonne illustration. Cette espèce est la seule survivante du genre Ginkgo qui, lui aussi, est le seul genre de l’ordre des Ginkgoales. Ainsi l’arbre, qui ne pousse plus qu’en Chine à l’état sauvage, incarne des millions d’années d’évolution, sans équivalent chez aucune autre espèce. Des feuilles fossiles de l’arbre datant de 200 millions d’années se sont révélées presque identiques à celles des individus actuels. Si l’espèce venait à disparaître, toute cette histoire évolutive serait perdue à jamais. Les défenseurs de l’environnement commencent à tenir compte de l’histoire de l’évolution des plantes lorsqu’ils définissent les priorités en matière de conservation, afin d’éviter la perte de caractéristiques irremplaçables et de combinaisons uniques, comme celles présentes sur certains «fossiles vivants», dont l’arbre aux quarante écus.

L’appellation «zone importante pour les plantes» (ZIP) désigne les lieux où mener en priorité des actions de conservation, afin de répondre aux objectifs de la Stratégie mondiale pour la conservation des plantes (SMCP), un programme émanant de la Convention sur la diversité biologique, ratifiée par 196 pays. Une ZIP est un site possédant une diversité végétale et fongique remarquable, ou abritant des espèces et des habitats rares et menacés à l’échelle mondiale, qu’il est possible de gérer en tant qu’espace spécifique. C’est en Afrique tropicale que l’on trouve le plus grand nombre d’espèces d’arbres en danger, mais peu de ZIP y étant délimitées, les jardins botaniques royaux de Kew ont créé la catégorie des zones tropicales importantes pour les plantes (ZTIP). Une nouvelle venue dans cette catégorie est la forêt d’Ebo, choisie en raison de sa flore très variée, d’où surgissent encore des espèces inconnues pour la science. Parmi les 14 récemment baptisées, on trouve l’impatiente Impatiens banen, nommée en l’honneur du peuple Banen, et l’Uvariopsis dicaprio, un arbre apparenté à l’ylang-ylang, qui rend hommage à Leonardo di Caprio et au soutien qu’il a apporté à cette forêt. Il faut espérer que ces espèces puissent un jour s’épanouir côte à côte dans une forêt protégée, symbolisant la force unie dans la lutte permanente pour la conservation des arbres et des zones boisées de la planète.

8 Les arbres les plus beaux méritent d’être célébrés

Un improbable champion du monde se dresse sur le versant ouest d’une vallée escarpée des jardins de Leonardslee, dans le Sussex de l’Ouest, au Royaume-Uni. Il s’agit d’un chêne zéen (Quercus canariensis), un arbre qui ressemble au chêne pédonculé (Quercus robur) mais qui, en vertu de ses origines méditerranéennes, peut tolérer des climats beaucoup plus chauds et secs. Pourtant, ce spécimen semble avoir trouvé à son goût les régions tempérées anglaises, plus humides et plus fraîches. Depuis qu’il a été planté il y a une centaine d’années, ses feuilles dentelées s’élèvent aujourd’hui à 33,6 m dans le ciel, ce qui en fait le plus haut chêne zéen connu sur Terre. Aussi a-t-il été gratifié du titre prestigieux d’Arbre champion du monde de son espèce.

Les Arbres champions sont habituellement définis comme des individus (ou parfois des allées entières) se distinguant par leur hauteur, leur circonférence, leur âge ou leur valeur exceptionnelle au sein de leur espèce. Les pays qui mesurent et recensent officiellement les Arbres champions sont le Royaume-Uni, la Nouvelle-Zélande, les États-Unis, l’Afrique du Sud et le Canada. Les critères diffèrent légèrement d’un État à l’autre, mais généralement sont mesurées la hauteur, la circonférence et quelquefois la dimension de la couronne. Les autres pays ont leurs propres systèmes et nomenclatures pour répertorier les arbres remarquables, tandis qu’un site web dédié liste les «arbres monumentaux» de la planète – principalement de très grands ou très vieux spécimens.

De son côté, le Livre Guinness des records honore différents arbres hors du commun, morts ou vivants, comme celui doté du plus gros diamètre jamais atteint – 57,9 m pour un châtaignier commun (Castanea sativa) qui poussait autrefois sur l’Etna, en Sicile – ou celui ayant le plus grand couvert, à savoir le figuier des banians (Ficus benghalensis) baptisé Thimmamma Marrimanu, dans l’État de l’Andra Pradesh en Inde, dont la couronne s’étend sur 2,19 ha, soit une superficie supérieure à celle de deux terrains de football.

La capacité de ce type de banian à développer un couvert aussi important est liée à sa stratégie de croissance inhabituelle qui lui a valu le surnom de «figuier étrangleur». Il commence sa vie en tant qu’épiphyte, c’est-à-dire en poussant sur une autre plante: déposée sur une branche élevée de l’arbre hôte, une de ses graines fait germer des racines qui descendent le long du tronc et finissent par l’envelopper entièrement. En atteignant le sol, ces racines pénètrent dans la terre et se transforment en piliers semblables à des troncs, soutenant les branches et la couronne. Des racines aériennes poussent depuis les branches pour former de nouveaux troncs, l’arbre pouvant ainsi s’étendre sur les côtés. Âgé de près de 600 ans, Thimmamma Marrimanu continue de croître. Une étude menée entre 2008 et 2010 par le projet Landmark Trees of India – qui recense les arbres célèbres, remarquables et sacrés en Inde – a révélé que ce pays abrite sept des plus grands banians du monde.

Au Royaume-Uni, les arbres sont désignés comme Arbres champions de leur espèce s’ils sont les plus hauts, ou bien les plus gros par le diamètre ou la circonférence de leur tronc à une hauteur donnée. Il existe une catégorie distincte pour ceux qui ont plusieurs troncs, puisqu’on ne peut pas les comparer directement avec ceux qui n’en possèdent qu’un. Leurs principales caractéristiques sont consignées dans le Registre des arbres des îles britanniques (Tree Register of the British Isles ou trobi), qui collige des données sur plus de 250 000 spécimens remarquables. Parmi ces derniers, 75 000 d’entre eux sont officiellement reconnus comme Arbres champions de leur comté, au niveau national, du Royaume-Uni, ou mondial. Un rapide coup d’œil à ce registre nous révèle que le plus grand arbre actuel est un sapin de Douglas de 67,5 m de haut, qui pousse dans la forêt de Coed Craig Glanconwy à Conwy, au Pays de Galles. Quant à l’arbre le plus gros, plusieurs chênes historiques revendiquent ce titre, mais le plus beau et le mieux conservé est Majesty, un chêne indigène d’un tronc de 12,32 m de circonférence, signalé en 2022 à Fredville Park, dans le Kent, en Angleterre. Motivés par la perspective de découvrir et de couronner un nouveau lauréat, une cinquantaine d’observateurs bénévoles sont à l’affût des futures stars de la dendrologie et tiennent à jour le registre des arbres.

Les nombreux domaines et jardins historiques du Royaume-Uni représentent un véritable eldorado pour les passionnés en quête d’arbres primés. Ainsi, le chêne zéen déjà mentionné n’est qu’un des 28 Arbres champions britanniques et irlandais des jardins de Leonardslee. Cette forte concentration reflète l’engouement des riches propriétaires terriens de l’époque pour la plantation et l’entretien d’arbres exotiques dans des endroits éloignés de leur lieu d’origine. Le sapin d’eau (Metasequoia glyptostroboides) de Leonardslee, actuel champion du comté, a suscité beaucoup d’enthousiasme lorsqu’il a été planté au milieu du XXe siècle sur le domaine, car l’espèce n’était connue de la communauté scientifique que depuis quelques années.

Lorsque le genre Metasequoia – qui signifie «nouveau séquoia» – a été décrit pour la première fois en 1941 à partir de fossiles de 150 millions d’années, l’arbre était considéré comme éteint. Mais trois conifères d’étrange aspect, découverts en Chine la même année, se sont avérés être des représentants vivants de cette espèce fossile. L’arbre a été officiellement baptisé en 1948 Metasequoia glyptostroboides, en raison de sa ressemblance avec le cyprès chinois des marais Glyptostrobus. Un an plus tôt, une expédition chinoise financée par les États-Unis en a recueilli des graines, qui ont été distribuées par l’arboretum américain Arnold à des jardins botaniques et des arboretums du monde entier, dont celui de Leonardslee.

Le séquoia géant (Sequoiadendron giganteum), proche parent du sapin d’eau, est l’un des arbres qui poussent le plus vite en Grande-Bretagne. Une centaine d’individus plantés en 1996 dans différentes régions ont ainsi vu leur circonférence augmenter de 5 à 6 cm par an. Le séquoia géant de Castle Leod, dans les Highlands écossais, est d’ailleurs considéré comme l'arbre le plus volumineux du monde, du moins à cette latitude.

Malgré cela, les séquoias britanniques ont encore du chemin à parcourir avant de rattraper les spécimens outre-Atlantique. Si le plus grand séquoia à feuilles d’if (Sequoia sempervirens) de Grande-Bretagne – poussant sur le domaine de Longleat, dans le Wiltshire – a atteint une hauteur impressionnante de 56 m en 2021, son rival américain – «Hyperion», situé dans le parc national de Redwood, en Californie – mesure presque le double, dépassant les 115 m. Cela en fait le champion des champions, l’arbre le plus haut du monde.

Mais comment mesurer un arbre? Selon l’ouvrage A Field Guide to the Trees of Britain and Northern Ireland, il est préférable d’être deux pour le faire manuellement. L’un tient à bout de bras une règle graduée en centimètres et se déplace de manière à ce que la hauteur de l’arbre tienne exactement entre 0 et 30 cm. L’autre reste à côté de l’arbre et indique sur le tronc, au moyen d’un papier blanc, l’emplacement de la graduation de 3 cm observée par le porteur de la règle. Comme la hauteur du papier blanc par rapport au sol représente un dixième de la hauteur totale de l’arbre, il suffit de mesurer la hauteur du papier blanc et de la multiplier par 10 pour connaître la hauteur de l’arbre.

Il faut de l’entraînement pour obtenir une mesure fiable, car les arbres en pointe de flèche semblent plus grands qu’ils ne le sont en réalité, tandis que ceux à couronne large et arrondie paraissent plus courts. On peut obtenir une mesure plus précise – et plus rapide – en utilisant un hypsomètre laser. L’utilisateur se place suffisamment loin de l’arbre pour pouvoir en voir la base et la cime, puis il positionne le réticule de l’outil sur l’un de ces points, et ensuite sur l’autre. L’hypsomètre calcule alors automatiquement la hauteur de l’arbre grâce à la trigonométrie. Quant aux mesures de la circonférence d’un arbre, elles sont relativement simples à effectuer à l’aide d’un mètre ruban. La règle générale est de placer le mètre à 1,5 m du sol (du côté le plus élevé du tronc si l’arbre pousse sur un terrain en pente) avec quelques ajustements pour les arbres à plusieurs troncs et ceux présentant des formes ou des renflements atypiques.

Si la mesure des arbres peut faire figure de passe-temps excentrique, elle est pourtant très utile. En effet, les projets de «sciences participatives», qui mobilisent des amateurs bénévoles, contribuent à la recherche académique en collectant des données sur un plus grand nombre de sujets et sur des périodes plus longues que les programmes classiques. Par exemple, les données contenues dans trobi ont récemment permis de réfuter l’idée longtemps répandue selon laquelle les Romains auraient introduit le châtaignier commun (Castanea sativa) en Grande-Bretagne.

Des chercheurs de l’université du Gloucestershire et de l’organisme public Historic England ont ainsi utilisé le registre trobi pour localiser les châtaigniers communs dans les anciens enclos et taillis, au niveau des démarcations historiques de propriétés, dans les jardins, les parcs à daims, les espaces paysagers, les allées aménagées, ainsi que dans les forêts et taillis plus récents. Grâce à l’analyse génétique, ils ont découvert que les châtaigniers britanniques les plus vieux ou leurs souches (résultant du taillis) provenaient de différentes régions d’Europe continentale, dont certaines abritaient des arbres à fruits à coque il y a 20 000 ans, lors de la dernière période glaciaire. Cependant, bien que l’occupation romaine de la Grande-Bretagne ait duré de 43 à 410 après J.-C., la première mention écrite d’un châtaignier poussant en Grande-Bretagne date seulement de 1113. On n’a trouvé aucune preuve d’existence de châtaigniers en Grande-Bretagne antérieure à 650 de notre ère (date limite pour évaluer l’influence romaine).

Les initiatives qui recensent les arbres remarquables à travers le monde, comme le programme des Arbres champions, offrent également un moyen de sensibiliser nos sociétés à la nature, à présent que la prise de conscience et la sauvegarde de la biodiversité sont devenues vitales pour l’avenir de notre planète. Faire connaître les plus grands et plus beaux spécimens d’arbres peut en faire des symboles de fierté pour les jardins, les communautés et les pays où ils poussent, et garantir qu’ils soient bien entretenus. Classé au patrimoine mondial de l’Unesco et détenteur d’un record, le banian indien Thimmamma Marrimanu est devenu une sorte de célébrité, ce qui a amené les employés du service forestier local à faire passer ses racines aériennes dans des supports en bambou remplis de terre, afin de favoriser sa croissance. Des pèlerins font également le voyage pour le voir et se recueillir dans un sanctuaire situé en son cœur, en espérant capter l’énergie positive de cette gigantesque merveille naturelle.

La valorisation des arbres remarquables peut déboucher sur des efforts de préservation plus importants, comme cela a été le cas en 2018 lorsque des scientifiques ont découvert par hasard les plus grands arbres de la forêt tropicale amazonienne. Un relevé aérien mené par l’Institut national brésilien de recherches spatiales, dont le but était d’évaluer plus précisément la quantité de carbone stockée dans la forêt, a permis de découvrir 52 arbres Dinizia excelsa deux fois plus hauts que la canopée de la jungle environnante. Tous ces individus dépassaient 70 m de haut, le plus grand atteignant 88,5 m, soit la hauteur d’un gratte-ciel de 30 étages. Âgés de 400 à 600 ans et capables de stocker chacun la même quantité de carbone que 500 arbres d’une forêt moyenne, ces spécimens étaient de jeunes pousses à l’époque où les populations locales luttaient contre les envahisseurs coloniaux portugais. Le gouvernement brésilien a accepté d’utiliser ces découvertes pour renforcer la préservation de ces arbres.

Naturellement, la découverte de nouveaux Arbres champions du monde entraîne inévitablement la rétrogradation des précédents. Le nouveau roi de l’Amazonie a ainsi détrôné en beauté l’ancien arbre le plus haut en augmentant le record de 30 m. De même, le plus gros épicéa commun (Picea abies) britannique qui détenait ce titre depuis les années 1970 a été battu en 2022 par un autre spécimen plus large de 25 cm environ, qui avait discrètement desserré sa ceinture sans que personne ne le remarque. Et parfois, les champions succombent tout simplement à des événements naturels. Fin 2021, le plus haut séquoia du pays de Galles, d’une hauteur de 51 m, a été déraciné par les vents de 145 km/h de la tempête Arwen. Du côté de Leonardslee, le chêne zéen reste toujours champion du monde pour l’instant. Mais il ne faudra sans doute pas attendre longtemps avant qu’un jeune arbre vigoureux de son espèce soit repéré et mesuré, et que l’on découvre qu’il s’est élancé un peu plus loin vers le Soleil et les étoiles.

9 Les arbres nous racontent leur vie – et la nôtre

Les plus vieux arbres vivants (non clonaux) de la planète poussent dans les montagnes de l’est de la Californie, aux États-Unis. Il s’agit de pins Bristlecone (Pinus longaeva), dont le plus ancien a fêté son 5074e anniversaire en 2023. Lorsqu’il a pris racine dans les hautes terres arides et balayées par le vent, en 3051 avant notre ère, l’humain commençait à ériger le monument de Stonehenge au Royaume-Uni, s’installait dans les premières villes du sud de la Mésopotamie, apprenait à utiliser le cuivre et le bronze, et domestiquait les chevaux. Il faudra attendre encore environ 500 ans pour que le pharaon Khéops achève la construction de la grande pyramide de Gizeh en Égypte. L’arbre a tenu bon alors que l’Empire romain s’élevait puis s’effondrait, que les guerres mondiales faisaient rage et que les premières émissions de gaz de la révolution industrielle se mettaient à déstabiliser les systèmes vitaux de la Terre.

Il est possible de déterminer l’âge des arbres grâce à la dendrochronologie, la science qui étudie leurs cernes annuels de croissance. Chaque année, au fur et à mesure que l’arbre se développe depuis la périphérie de son tronc, il génère de nouvelles cellules dans sa couche vivante, le cambium vasculaire, qui se trouve juste sous l’écorce. Ces cellules recouvrent le bois mort accumulé au cours des cycles de croissance précédents, élargissant progressivement le tronc vers l’extérieur au fil du temps. Si on procède à une coupe horizontale du tronc, comme dans le cas d’une souche d’arbre, les années consécutives de croissance apparaissent sous forme d’anneaux concentriques. Heureusement, il n’est pas nécessaire de couper un arbre pour examiner ses cernes et connaître son histoire: on peut juste en extraire une fine carotte sans nuire à sa santé. La couche située juste sous l’écorce correspond à l’époque actuelle, tandis que les cernes annuels retracent la vie de l’arbre jusqu’au cœur du tronc. La plupart des espèces d’arbres des régions tempérées et subarctiques présentent ce schéma.

Les différences de largeur des cernes traduisent les fluctuations du climat pendant la croissance de l’arbre. Les arbres grandissent plus vite dans des conditions favorables et plus lentement lorsque les temps sont difficiles, leur rythme de croissance étant lié à la quantité d’eau reçue, à l'ensoleillement ou à la température. Le principal paramètre qui contrôle leur développement dépend du milieu environnant de l’arbre: un spécimen situé en plein désert aride pourra croître lentement à cause d’un manque de précipitations, alors qu’un autre poussant sur le versant d’une montagne nordique pourra cesser de produire des tissus en cas de vague de froid. Les arbres d’une même espèce qui grandissent dans des conditions environnementales similaires contiennent le même «code-barres» de cernes de croissance étroits et larges. C’est pourquoi on peut comparer leurs motifs de croissance, même si les arbres n’ont pas le même âge, pour reconstituer des chronologies plus longues.

Dans les montagnes Blanches aux États-Unis, aux alentours du sentier Mathusalem, là où poussent le plus vieux pin Bristlecone identifié et ses contemporains, les scientifiques ont trouvé des arbres morts qui y vivaient il y a plus de 10 000 ans. Ces individus vivants et morts ont permis d’établir une chronologie complète de près de 9000 ans de l’espèce (parmi ces arbres morts, il y avait Prometheus, qui s’est avéré être le plus vieil arbre vivant connu au moment où il a été abattu en 1964 pour un projet de diplôme d’un étudiant). La plus longue reconstitution temporelle de ce type au monde remonte à presque 12 500 ans, compilée à partir de chênes allemands. Il est à noter que des chronologies provenant de différentes régions du globe peuvent être mises en corrélation à l’aide d’événements qui perturbent le climat sur de vastes zones, comme les éruptions volcaniques. Par exemple, le refroidissement planétaire survenu en 1628-1627 av. J.-C., dû aux aérosols de sulfate que projetait dans l’atmosphère le volcan Aniakchak en Alaska, particules qui réfléchissaient la lumière du Soleil, s'observe à la fois dans les cernes endommagés par le gel des pins Bristlecone des États-Unis et dans les étroits anneaux de croissance du chêne irlandais de l’autre côté de l’Atlantique. Par ailleurs, la dendrochronologie permet d’ajuster la datation au carbone 14, et en combinant l’analyse des cernes avec l’étude des couches de glace ou des sédiments lacustres, on peut obtenir des données environnementales sur des périodes de plus en plus longues.

En étudiant l’impact du climat sur la croissance des arbres à travers les âges, les experts peuvent reconstituer des schémas climatiques remontant à une époque où les observations météorologiques n’existaient pas encore. Cette méthode est cruciale pour différencier les phénomènes climatiques naturels de ceux que produisent les activités humaines. La dendrochronologie a ainsi contribué à la mise au point du célèbre graphique de 1998 en forme de crosse de hockey, qui montre que les températures mondiales, après avoir oscillé naturellement dans une certaine plage pendant près de 1000 ans, ont commencé à grimper en flèche au début du XIXe siècle. Plus récemment, les cernes des arbres ont aussi révélé une plus grande variabilité du courant-jet (vent d’altitude circulant d’ouest en est), sans précédent depuis 300 ans: ce flux d’air se déplace vers le nord, apportant des vagues de chaleur et des sécheresses dans le nord-ouest de l’Europe, et vers le sud, favorisant des grands feux de forêt dans le sud-est de l’Europe.

Les incendies de forêt sont un phénomène naturel nécessaire à la croissance de certains arbres, tels que les séquoias géants, mais leur nombre devrait doubler d’ici 2100 en raison des changements climatiques provoqués par l’humanité. L’analyse des traces de brûlures sur les séquoias géants de la sierra Nevada occidentale de Californie a permis de reconstituer l’historique des feux de forêt sur 3000 ans: on y découvre que les années 800 à 1300 de notre ère ont été particulièrement sèches, avec des incendies plus fréquents qu’à n’importe quelle autre époque. Fait intéressant, cet intervalle de 500 ans correspond à l’«optimum climatique médiéval», une période de climat inhabituellement chaud qui a affecté les régions de l’Atlantique Nord. La reconstitution chronologique a montré qu’au cours de cette période, des feux ont brûlé de petites zones de forêt tous les deux à quatre ans, tandis que des incendies de plus grande ampleur ont touché la plupart des arbres trois à cinq fois par siècle. Selon cette étude, le brûlage dirigé pourrait être nécessaire à mesure que le changement climatique s’installe, afin d’empêcher que la biomasse n’alimente des incendies majeurs dont les arbres auraient du mal à se remettre.

La dendrochronologie a été inventée et développée aux États-Unis au début du XXe siècle par l’astronome américain Andrew Ellicott Douglass. L’une des premières applications de cette technique a été de dater le bois des habitations troglodytes du XIIIe siècle situées au Colorado et en Arizona. Par la suite est apparue la dendroarchéologie, une branche de l’archéologie qui exploite les motifs des cernes de croissance des arbres pour dater des objets en bois, et combine ces données avec d’autres informations anthropologiques, afin de mieux interpréter le passé. Cette discipline nous aide à comprendre l’influence des conditions climatiques passées sur les populations humaines, ce qui pourrait s’avérer utile, compte tenu du réchauffement actuel. Une étude a montré que les périodes humides et chaudes ont annoncé la prospérité romaine et médiévale, alors que l’instabilité climatique entre 250 et 600 après J.-C. a coïncidé avec la disparition de l’Empire romain d’Occident.

En cartographiant les emplacements où ont été retrouvés des éléments anciens en bois et en les comparant aux endroits où poussaient des arbres à l’époque, on peut en savoir davantage sur les formes d’administration, de commerce et d’échanges du passé. Le naturaliste et écrivain romain Pline l’Ancien, mort en 79 de notre ère, disait: «Le bois a des milliers d’usages, et sans lui, la vie ne serait pas possible.» Ainsi, en analysant des planches de chêne qui ont servi à l’édification d’un portique décoré dans le centre de Rome, on a découvert qu’elles provenaient d’arbres abattus dans les montagnes du Jura en France dans les années 40 à 60 après J.-C. Ces résultats prouvent que le bois était transporté sur de longues distances à cette époque, et montrent également l’importance du chêne dans l’Antiquité romaine. Avec l’expansion de leur empire, les Romains ont peut-être été contraints de se procurer du bois dans des régions éloignées, après avoir épuisé les forêts des environs de Rome et des Apennins.

Parfois, l’archéologie soulève des mystères que les cernes des arbres peuvent permettre d’élucider. Dans une épave découverte au large des côtes du sud de l’Argentine, on a retrouvé des objets laissant penser qu’il pouvait s’agir du Dolphin, le baleinier américain le plus rapide de son temps. Construit en 1850 dans l’État du Rhode Island, le navire avait quitté son port d’attache en octobre 1858 puis avait disparu l’année suivante. En l’absence de preuves, les chercheurs se sont alors tournés vers la dendrochronologie pour obtenir plus d’informations sur la provenance et l’âge du bois composant le navire. Ce bois était bel et bien issu de chênes blancs et de vieux pins jaunes des États-Unis, les premiers probablement originaires du Massachusetts et les seconds de l’Alabama, de la Géorgie ou du nord de la Floride. La date d’abattage des arbres, 1849, est particulièrement révélatrice car c’est l’année précédant celle où le Dolphin a quitté les eaux américaines. Ces données fournies par les cernes de croissance concordent avec des lettres mentionnant que le navire a coulé au large de la Patagonie, à quelque 16 000 km de son point de départ.

Les types de bois les plus adaptés à l’analyse visuelle des anneaux de croissance sont ceux qui comportent des cernes très variés en largeur. Les arbres poussant à la limite de leur aire de répartition, dans une zone où ils risquent de subir des stress plus fréquents, conviennent donc tout à fait à cette analyse. Moins intéressants sont ceux ayant des cernes de largeur constante: ils correspondent à des arbres se développant généralement dans des environnements favorables, où les légères fluctuations climatiques sont atténuées par des conditions de croissance stables et optimales. Dans les régions tempérées de latitude moyenne, certaines espèces d’arbres à croissance rapide peuvent présenter de pareils cernes. Quant aux arbres vivant dans des environnements tropicaux et subtropicaux proches de l’équateur, ils peuvent ne présenter aucun anneau de croissance: en effet, ils sont en mesure de croître de manière continue, n’étant pas soumis aux grandes variations saisonnières de leurs congénères situés à des latitudes plus élevées. Ces différents scénarios de croissance sont à l’origine de lacunes géographiques et temporelles dans la couverture des principales chronologies réalisées à partir de cernes d’arbres. Les dendrochronologues du monde entier s’emploient à combler ces lacunes, en recourant à des techniques scientifiques de plus en plus complexes pour examiner les motifs annuels de croissance des arbres, afin de dater des objets et de reconstituer les climats du passé.

Une nouvelle méthode au grand potentiel consiste à utiliser les isotopes de l’oxygène (O) pour percer à jour certains secrets dissimulés dans les arbres. Plus précisément, les scientifiques analysent l’oxygène présent dans les cernes de croissance pour évaluer la proportion d’isotopes 16O et 18O. Les isotopes d’un élément sont des atomes ayant le même comportement chimique mais des masses différentes. L’oxygène 16O a huit protons et huit neutrons, tandis que l’oxygène 18O possède deux neutrons supplémentaires. Plus léger, le 16O s’évapore en priorité de l’eau, car sa transformation en vapeur d’eau requiert moins d’énergie que pour l’autre isotope; à l’opposé, le 18O, plus lourd, se condense plus facilement. En conséquence, une pluie légère et brève renfermera une plus grande proportion de 18O, tandis qu’une pluie forte et prolongée contiendra de plus en plus de 16O. Au Royaume-Uni, les étés pluvieux marqués par des vents d’ouest en provenance de l’Atlantique Nord connaissent des précipitations où prédomine l’isotope léger, tandis que les étés secs marqués par des vents d’est connaissent des précipitations où prédomine l’isotope lourd. Or, les fluctuations des conditions météorologiques estivales se retrouvent au fil des ans dans les tissus que les arbres produisent durant les mois les plus chauds, puisqu’ils utilisent l’eau de pluie pour croître.

L’analyse des rapports isotopiques dans des échantillons de chêne provenant du centre de l’Angleterre a permis d’établir une chronologie de référence couvrant les années 1200 à 2000. Ne parvenant pas à dater l’une des pièces du treuil de la herse de la Tour de Londres au moyen des techniques habituelles, les scientifiques ont décidé de tester cette nouvelle méthode. En utilisant les rapports isotopiques, ils ont pu déterminer que le bois en question avait été abattu au cours de l’hiver 1656-1657. Ce résultat a prouvé que la herse elle-même était d’origine, datant du XIIIe siècle, mais que le treuil avait été remplacé 400 ans plus tard environ. La première moitié du XVIIe siècle a été en effet une période particulièrement tumultueuse de l’histoire anglaise, avec la première révolution d’Angleterre qui s’est déroulée entre 1642 et 1652. Il n’est donc pas surprenant que les gardiens de la Tour aient choisi de renforcer la sécurité à cette époque.

Même si les régions tempérées du monde ont été jusqu’ici le principal champ d’étude de la dendrochronologie, les experts s’intéressent de plus en plus aux espèces subtropicales et tropicales, d’autant que la méthode de l’oxygène et d’autres isotopes semble également prometteuse pour résoudre certains mystères à des latitudes plus basses. Des données sont désormais disponibles pour 4000 sites sur tous les continents, à l’exception de l’Antarctique: les chercheurs ont accès à cette grande reconstitution chronologique grâce à la Banque internationale de données sur les cernes d’arbres (International Tree-Ring Data Bank). Avec l’évolution et le développement de la dendrochronologie, les jeunes arbres de maintenant figureront peut-être un jour sur cette chronologie. Reste à savoir ce que raconteront leurs anneaux, alors qu’ils se battent pour subsister sur une planète brûlante.

10 Les arbres ont beaucoup à nous apprendre

Si vous visitez un jour la cathédrale Sagrada Família d’Antoni Gaudí à Barcelone, ne manquez pas de lever les yeux. Les colonnes qui soutiennent le plafond de la basilique, situé une soixantaine de mètres plus haut, se ramifient au sommet comme le font les arbres dans une forêt. Gaudí souhaitait en effet donner l’impression aux visiteurs de marcher au milieu des arbres: Dieu ayant selon lui créé la nature, il pensait que c’était dans ce genre d’endroit qu’ils s’en sentiraient le plus proche. De plus, l’architecte a aussi tiré parti de la force naturelle des arbres et de leurs «géométries fractales», dans lesquelles les motifs créés au sein des grandes structures (branches principales) se répètent de manière similaire bien qu'irrégulière dans les structures plus petites (branches secondaires). Plus précisément, en choisissant ces colonnes pour soutenir le plafond de voûtes entrelacées, Gaudí s’est inspiré du système structurel utilisé par les arbres pour supporter une vaste couronne de feuilles.

On retrouve d’autres éléments dérivés de la structure des arbres dans la Sagrada Família, dont la construction a commencé en 1882 et se poursuit encore aujourd’hui. À l’extérieur de la cathédrale, des colonnes obliques qui s’élargissent vers le bas soutiennent le porche, ou narthex, de la façade de la Passion. Elles ressemblent aux racines en contrefort de certains arbres gigantesques, comme le fromager ou kapokier (Ceiba pentandra) d’Amérique centrale et les séquoias géants (Sequoiadendron giganteum) de Californie aux États-Unis. L’emprise très large des colonnes fait en sorte de transférer les forces inclinées vers les fondations. Ces éléments structurels de Gaudí comptent parmi les meilleurs exemples de structures ramifiées en forme d’arbre qui aient été réalisées en béton. L’architecte disait qu’il n’existe pas de «meilleure structure que celle d’un tronc d’arbre ou d’un squelette humain».

Gaudí n’a toutefois pas été le premier à reconnaître la force inhérente des arbres et à reprendre leurs formes en architecture. Parmi les éléments structurels les plus anciens qui s’en sont inspirés, on trouve les dougong chinois, des emboîtements de supports en bois résistant aux séismes, existant depuis au moins 2500 ans. Souvent présents dans les temples et les palais, ces éléments semblables à des branches reposent sur des piliers auxquels ils transmettent le poids du toit en surplomb. De même, dès le Moyen Âge, des voûtes en éventail ramifiées ont été utilisées dans l’édification des églises. Les cloîtres de la cathédrale de Gloucester, au Royaume-Uni, construits au XIVe siècle, en sont une illustration: les murs sont dotés de colonnes qui s’évasent en de multiples nervures au plafond. Aujourd’hui, l’architecture continue de s’inspirer des formes des arbres, aidée en cela par l’emploi de matériaux légers et résistants, ainsi que par la conception assistée par ordinateur. Par exemple, si vous prenez l’avion depuis Stuttgart, en Allemagne, vous pourrez observer de multiples structures ressemblant à des arbres qui soutiennent le toit de l’aéroport: chacune d’elles se compose de quatre tubes formant des «troncs», qui se divisent vers le haut en trois niveaux de «branches».

Les arbres doivent faire preuve d’une grande solidité mécanique pour supporter leur propre poids et résister aux forces extérieures du vent, mais bien évidemment ce n’est pas la seule spécificité nécessaire à leur développement. Ils ont également besoin d’optimiser la quantité de nutriments produits par leurs feuilles car si leurs branches sont trop longues, elles se casseront sous l’effet de la gravité. Pour cela, ils déploient leurs feuilles sur une surface aussi large que possible; en outre, beaucoup d’espèces présentent une couronne convexe qui maximise l’exposition des feuilles à la lumière au fur et à mesure que le Soleil se déplace dans le ciel. À cette fin, les arbres orientent leurs nouvelles branches plus à la verticale, et leurs anciennes plus à l’horizontale. Par ailleurs, leur structure ramifiée facilite l’acheminement de l’eau et des nutriments depuis les racines jusqu’aux feuilles, ainsi que le transport en sens inverse des glucides, qui fournissent l’énergie nécessaire à leur croissance. Les formes variées des arbres reflètent la façon dont les différentes espèces ont évolué pour répondre à leurs besoins physiques, mécaniques et biologiques, témoignant d’une capacité d’adaptation dont l’humanité pourrait également s’inspirer.

Les ingénieurs cherchent depuis longtemps à reproduire la photosynthèse des arbres et des autres plantes. La crise climatique actuelle résulte de la manière dont nous créons de l’énergie: en brûlant des combustibles fossiles, nous surchargeons l’atmosphère en dioxyde de carbone (CO_2). La mise au point de la photosynthèse artificielle pourrait nous permettre de fabriquer du carburant vert, tout en éliminant l’excès de CO_2 de l’atmosphère. La feuille artificielle conçue par des scientifiques de l’Université de Harvard, aux États-Unis, est un pas dans cette direction. Dans la nature, la photosynthèse fait appel à de nombreux processus, notamment la captation de la lumière du Soleil, la décomposition de l’eau (H_2O) en dihydrogène et en dioxygène, et la combinaison du dihydrogène avec le CO_2 de l’air pour produire du carburant sous forme de glucides. Dans la feuille artificielle, un catalyseur à base de cobalt et de phosphore décompose l’eau: le dihydrogène produit est alors utilisé par la bactérie Cupriavidus necator pour synthétiser de la biomasse et des carburants à partir du CO_2. Dix fois plus efficace que la photosynthèse naturelle, cette technologie pourrait un jour permettre aux particuliers d’avoir leur propre «jardin artificiel» producteur de carburant.

Une autre particularité des arbres que les scientifiques ont essayé de reproduire est la façon dont ils distribuent, dans les conduits ligneux parallèles de leur système vasculaire, les glucides synthétisés au niveau des feuilles par photosynthèse, ainsi que l’eau et les nutriments en provenance de leurs racines. En robotique, les pompes hydrauliques sont utilisées pour générer des mouvements: la pompe contrôle le débit et la pression d’un fluide hydraulique, puis un actionneur convertit l’énergie de pression du fluide en énergie mécanique, qui servira par exemple à lever des charges lourdes. Cependant, les ingénieurs ont toujours eu des difficultés à fabriquer à échelle réduite des pièces mobiles et des pompes capables de transmettre des mouvements complexes à de petits robots. Au Massachusetts Institute of Technology (MIT), aux États-Unis, des scientifiques ont donc étudié comment les arbres véhiculent les fluides dans leur système vasculaire pour déterminer s’ils pouvaient s’en inspirer. En particulier, ils souhaitaient concevoir un dispositif permettant à un petit robot d’effectuer le même genre d’action que le BigDog de l’entreprise Boston Dynamics, un robot de la taille d’un chien saint-bernard capable d’avancer à quatre pattes sur un sol irrégulier grâce à des actionneurs hydrauliques.

Dans les arbres, l’eau remonte les canaux du xylème depuis les racines, puis passe à travers une membrane semi-perméable dans le phloème qui contient des glucides. Le volume d’eau qui est transféré dépend de la quantité de glucides du phloème: les molécules d’eau se déplacent jusqu’à ce que les concentrations en glucides dans le phloème et le xylème soient identiques. Ce processus est connu sous le nom d’osmose. Les scientifiques ont recréé ce phénomène en laboratoire, en séparant un récipient d’eau et un récipient d’eau sucrée par une membrane laissant l’eau passer dans l’eau sucrée, mais pas l’inverse. Une autre membrane permettait à du sucre (glucides) de se diffuser dans le récipient d’eau sucrée, afin d’imiter l’énergie produite par photosynthèse au niveau des feuilles. Simple et peu coûteux à mettre en œuvre, cet «arbre sur puce» a été capable de pomper passivement de l’eau dans un bécher à un débit constant pendant plusieurs jours – exactement ce qu’il faudrait pour alimenter en énergie hydraulique un robot miniature.

Les chercheurs du MIT ont également examiné le pouvoir filtrant naturel des systèmes vasculaires des arbres. Les vaisseaux conducteurs parallèles du xylème situés dans l’aubier des gymnospermes – comme le pin et le ginkgo – sont séparés par des membranes qui peuvent filtrer les bulles d’air présentes dans l’eau et la sève. Au cours de tests sur des échantillons de xylème de ces arbres, les biologistes ont découvert que ces tamis naturels étaient également capables de filtrer le rotavirus, l’Escherichia coli et d’autres bactéries, et qu’un traitement simple leur permettait de rester efficaces pendant deux ans s’ils étaient stockés sous forme sèche. Un prototype fonctionnel utilisant la gravité et les filtres du xylème a alors été conçu pour traiter l’eau potable en Inde: il a montré qu’il offrait une protection complète contre les agents pathogènes véhiculés par l’eau, conformément aux critères de performance sanitaire de l’Organisation mondiale de la santé pour les technologies de traitement de l’eau domestique. La fabrication de ce dispositif à grande échelle pourrait sauver des vies et réduire la charge de morbidité dans des zones où d’autres traitements de l’eau, comme la chloration et la désinfection solaire, sont trop coûteux ou indisponibles.

Le chapitre 4 a présenté les différentes méthodes employées par les arbres pour disperser leurs graines, notamment celle des graines ailées transportées par le vent afin d’envoyer leur matériel génétique loin de la plante mère. L’ailante glanduleux (Alianthus altissima), originaire de Chine, est devenu une espèce envahissante répandue dans de nombreuses régions du monde, en partie à cause de sa production prolifique de graines disséminées par le vent. Cela étant, ces graines se révèlent finalement utiles car elles sont source d’inspiration pour la conception d’éoliennes à axe vertical. Aujourd’hui, la plupart des éoliennes que nous voyons dans les campagnes sont à axe horizontal, avec un grand mât, trois pales et un système d’engrenages qui convertit l’énergie cinétique de rotation des pales en énergie électrique au moyen d'un générateur. Toutefois, les éoliennes à axe vertical gagnent en popularité, car elles sont généralement plus petites, moins chères et plus faciles à construire, à transporter et à installer.

Les graines en tire-bouchon de l’ailante glanduleux font partie de ces graines qui tournent en tombant, générant des différences de pression qui créent une portance appelée «effet Magnus». Cette portance, utilisée à bon escient par les joueurs de cricket pour donner du swing à une balle qui tourne, est à présent exploitée pour fabriquer des éoliennes à axe vertical. Des ingénieurs japonais ont ainsi recouru à l’effet Magnus pour concevoir une éolienne capable de capter l’énergie du vent venant de n’importe quelle direction. Au lieu de pales, ce modèle est équipé de grands tubes verticaux qui peuvent fonctionner avec des vents de la force d’un typhon et selon les fabricants, ils sont plus silencieux et moins nocifs pour les oiseaux. Voilà un exemple parmi tant d’autres illustrant comment la «complexité à faible coût» de la nature pourrait nous aider à vivre de manière moins nuisible à la planète.

L’homme moderne ne vit sur Terre que depuis 200 000 ans, mais cette période lui a suffi pour perturber le système climatique mondial et causer une perte de biodiversité incalculable. Les arbres, pour leur part, sont là depuis quelque 370 millions d’années, ils ont donc pu tester de multiples façons de se développer dans des conditions très variées, sans pour autant causer de dommages à leur environnement. Avec leurs superpouvoirs, qui vont de la distribution des nutriments dans leur structure à la création d’énergie verte à partir d’eau, de CO_2 et de Soleil, en passant par la symbiose avec d’autres organismes, les arbres ont beaucoup à nous apprendre sur la pratique d’un mode de vie durable. Par contre, si nous voulons acquérir leur sagesse, nous devons redoubler d’efforts pour protéger la biodiversité. Dans le cas contraire, nous risquons de perdre tout un ensemble de modèles d’ingénierie et d’architecture économes en énergie, respectueux des ressources, réutilisables et peu polluants, mais aussi et surtout de mettre en péril notre fragile existence sur cette planète.

Remerciements

Carolyn Fry souhaite remercier les personnes suivantes pour leur contribution à l’écriture de cet ouvrage:

David Alderman, directeur honoraire, The Tree Register, Royaume-Uni; Alex Benwell, Millbrook Woodcraft, Royaume-Uni; Dr Elinor Breman, directeur de recherche, jardins botaniques royaux de Kew, Royaume-Uni; George Brooker, éditeur d’acquisition, Orion, Royaume-Uni; Andrew Brookes, responsable des expérimentations sur les ormes, Butterfly Conservation, Royaume-Uni; sir Charles Burrell, copropriétaire de Knepp Estate, Royaume-Uni; Elliot Chandler, jardinier, Leonardslee, Royaume-Uni; Dr Martin Cheek, directeur de recherche, jardins botaniques royaux de Kew, Royaume-Uni; Marc-Olivier Coppens, professeur titulaire de la chaire Ramsay de génie chimique, directeur du Centre for Nature-Inspired Engineering à l’University College de Londres, Royaume-Uni; Don Falk, professeur, Université de l’Arizona, Tucson, États-Unis; Gina Fullerlove, ancienne éditrice, chercheuse associée, jardins botaniques royaux de Kew, Royaume-Uni; Andrew Groover, chercheur en génétique, Service des forêts du département de l’Agriculture des États-Unis, Burlington, États-Unis; Dr Paul Kenrick, chercheur en chef, musée d’histoire naturelle de Londres, Royaume-Uni; Tony Kirkham, membre de l’ordre de l’Empire britannique, décoré de la médaille Victoria de l’honneur, ancien directeur de l’Arboretum, jardins botaniques royaux de Kew; Anne Marshall, bibliothécaire chargée des acquisitions, jardins botaniques royaux de Kew, Royaume-Uni; Charlotte Pearson, maître de conférences, Laboratory of Tree Ring Research, Tucson, États-Unis; Leanne Sargeant, expert écologue, Forestry England, Royaume-Uni; Dr Rhian Smith, jardins botaniques royaux de Kew, Royaume-Uni; Russell Wynn, professeur, directeur du Wild New Forest CIC, Royaume-Uni.

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Copyright © 2024, Éditions Quanto pour la traduction en langue française, une marque des Presses polytechniques universitaires romandes, Lausanne

Copyright © Carolyn Fry, 2023

Titre original de cet ouvrage:

Trees: 10 Things You Should Know

Les Éditions Hurtubise bénéficient du soutien financier du gouvernement du Canada par l’entremise du Fonds du livre du Canada (FLC) et du gouvernement du Québec par l’entremise du programme de crédit d’impôt pour l’édition de livres.

Traduction française: Antoine Derouin

Adaptation de la couverture: Julien Bourque

Illustrations de couverture: VladisChern/shutterstock, Valerii_M/
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Illustrations de l’intérieur: VladisChern/shutterstock, Valerii_M/
shutterstock, macrovector_official/Freepik

Adaptation numérique: Studio C1C4

Publié pour la première fois en Grande-Bretagne en 2023 par Seven Dials,
une marque de The Orion Publishing Group Ltd (Hachette UK Company))

ISBN: 978-2-89851-331-2 (version imprimée)

ISBN: 978-2-89851-332-9 (version numérique PDF)

ISBN: 978-2-89851-333-6 (version numérique ePub)

Dépôt légal: 3e trimestre 2025

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À propos de l’auteure

Carolyn Fry est une autrice et journaliste spécialisée en sciences et en environnement. Ancienne rédactrice en chef de Geographical, le magazine de la Royal Geographical Society du Royaume-Uni, elle a notamment contribué au Times, au Guardian, à BBC Earth, à BBC Wildlife et au New Scientist. Elle a écrit ou coécrit 11 livres. Son travail l’a menée aux quatre coins du monde, que ce soit pour suivre des baleines à bosse à Oman, visiter le bureau de poste le plus isolé de la planète en Antarctique, ou encore chercher des fossiles de dinosaures en Argentine. Elle vit sur la côte sud de l’Angleterre, non loin de la plus ancienne allée d’ifs du pays.

La collection «La science en bref»

- L’espace,
Becky Smethurst, 2025

- Les dinosaures,
Dean Lomax, 2025

- Le cerveau,
Sophie Scott, 2025

- Les arbres,
Carolyn Fry, 2025

Les 10 éléments essentiels à savoir sur de vastes sujets!

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Par ailleurs, les Éditions Hurtubise sont également très actives sur le plan international comme en fait foi les nombreuses cessions de droits d’une douzaine de titres différents par an, qui permettent à nos auteurs québécois de connaître un rayonnement accru et de rejoindre de nouveaux lecteurs.

Il est également important de noter que notre groupe, via la société Distribution HMH, se charge lui-même de sa diffusion et de sa distribution en librairie. Le travail pour la vente dans les grandes surfaces est quant à lui assumé par la Socadis, partenaire important des Éditions Hurtubise depuis plus de dix ans et avec lequel nous sommes en contact sur une base quotidienne.

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Table of Contents

- Titre
- Dédicace
- Avant-propos
- 1 – Un arbre n’est pas ce qu’il semble être
- 2 – Retour dans le passé des arbres

- 3 – Il n’y a pas que des arbres dans une forêt

- 4 – Comment les arbres conquièrent leur territoire

- 5 – Les arbres, condition de notre présence sur Terre

- 6 – Le problème des ravageurs et des maladies

- 7 – Pourquoi il est essentiel de protéger les forêts

- 8 – Les arbres les plus beaux méritent d’être célébrés

- 9 – Les arbres nous racontent leur vie – Et la nôtre

- 10 – Les arbres ont beaucoup à nous apprendre

- Remerciements
- Crédits
- À propos de l’auteure
- La collection «La science en bref»
- À propos des éditions Hurtubise
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