Qu’est-ce que la dendrochronologie?

La dendrochronologie est une science qui repose sur la combinaison de deux champs d’études : la dendrométrie, qui s’intéresse à la mesure des arbres, et la chronologie, qui vise à situer des évènements dans le temps. En analysant la croissance des arbres, la dendrochronologie permet de dater des évènements passés et d’estimer les conditions qui ont influencé le développement des arbres.

 

Comment ça marche?

On compare les cernes de croissance. Chacun correspond à une année de croissance. En les analysant, il devient possible de reconstituer une séquence temporelle, parfois sur plusieurs siècles. Cette capacité à remonter dans le temps fait de la dendrochronologie un outil puissant, tant pour la recherche que pour la compréhension de la dynamique forestière.

La formation des cernes repose sur l’activité saisonnière du cambium, une fine couche de cellules située entre le bois et l’écorce. Au printemps, lorsque les conditions deviennent favorables, les cellules se multiplient et l’arbre produit un bois dit « de printemps ». Ce dernier se caractérise par des cellules larges à parois minces, ainsi que par la présence de nombreux gros vaisseaux. Ce bois est conçu pour assurer un transport efficace de l’eau et des nutriments, et une croissance optimale des arbres.

À mesure que la saison avance, la croissance ralentit et l’arbre produit alors un bois « d’été », constitué de cellules plus petites à parois épaisses. Ce bois est plus dense et contribue davantage à la solidité mécanique de l’arbre.

L’alternance de ces deux types de bois permet de distinguer les cernes annuels. La largeur d’un cerne varie en fonction des conditions de croissance (disponibilité en eau, température, lumière...) et des facteurs limitants (compétition, bris, insectes, maladies...).

 

Lire les cernes, c’est plus que compter les années

L’analyse des cernes ne se limite pas à les dénombrer. Plusieurs éléments peuvent être observés :

■la largeur des cernes;

■la proportion entre bois de printemps et bois d'été;

■la densité du bois;

■le nombre et la taille des vaisseaux conducteurs.

Ces caractéristiques permettent d’interpréter les conditions de croissance année après année. Par exemple, une série de cernes étroits peut témoigner d’une période de stress prolongé, comme une sécheresse ou une forte compétition, alors que des cernes larges indiquent une bonne vigueur et des conditions de croissance propices. Une différence entre la quantité de bois de printemps et de bois d’été d’un même cerne peut indiquer une variation au sein de la saison de croissance (ex. : un début clément et une fin difficile) ou encore refléter un besoin physiologique de l’arbre. Par exemple, un arbre devant développer un bois solide pour résister aux grands vents produit généralement plus de bois d’été.

La proportion de bois de printemps et de bois d’été a donc une influence sur la qualité du bois destiné à la transformation. Plus le bois d’été est abondant, plus le bois est dense, dur et mécaniquement résistant. À l’opposé, un tronc riche en bois de printemps sera léger et peu dense.

 

Comment lie-t-on les caractéristiques d’un cerne à une cause?

Plusieurs causes peuvent générer un cerne plus étroit. Pour identifier la bonne, il faut généralement regarder au-delà d’un seul cerne et croiser nos observations avec des informations connues.

D’abord, la modification de la largeur des cernes est-elle brusque ou graduelle? Une variation brusque est souvent associée à un évènement soudain et de courte durée, tel un été particulièrement sec. Logiquement, une modification de la largeur des cernes graduelle sera associée à une modification tout aussi graduelle de l’environnement, telle une augmentation de la compétition au fil du temps.

Ensuite, il faut comparer les cernes de plusieurs arbres. Si un seul est affecté, la cause est un facteur ayant touché un individu isolé, comme une maladie. Si les tiges concernées appartiennent à une espèce précise, à un groupe d’âge, ou encore, à l’intégralité du peuplement, il faut alors identifier des causes propres à ces groupes, tel un insecte qui s’attaque à certaines essences uniquement.

Puis, il faut observer l’arbre et son environnement. Est-ce que l’arbre présente des cicatrices ou signes de perturbations passées? Est-ce que l’environnement aux alentours de l’arbre montre des signes d’activités pouvant affecter la croissance de l’arbre? La présence de sentiers, de monticules de roches (signe d’une activité agricole passée) et autres sont des facteurs à considérer. Un sol compacté par des activités antérieures est moins propice à la croissance.

Enfin, on doit faire des liens entre nos observations et les informations connues : historique des températures et précipitations, qualité du sol, topographie, historique des perturbations et de l’activité humaine, etc.

Sans oublier qu’il faut garder à l’esprit que la largeur d’un cerne n’est pas influencée que par un élément : elle dépend souvent d’une combinaison de facteurs. De plus, les évènements ne touchent pas tous les arbres avec la même intensité. Un arbre affaibli est plus susceptible d’être affecté négativement qu’un arbre en santé.

 

Un exemple

 

Comment étudie-t-on les arbres sans les abattre?

La dendrochronologie repose généralement sur l’utilisation d’un outil appelé la sonde de Pressler. Cet instrument permet de prélever une fine carotte de bois, du tronc jusqu’au coeur de l’arbre, sans causer de dommages significatifs.

Le prélèvement doit être réalisé avec soin pour avoir des informations fiables et permettre une bonne cicatrisation :

■choisir une hauteur standard (souvent à 1,3 m du sol);

■éviter les zones endommagées;

■percer avec un léger angle vers le haut afin que l’eau ne s’accumule dans la blessure (comme lors de l’entaillage en acériculture);

■laisser cicatriser naturellement l’arbre.

Les arbres ont-ils tous des cernes?

Dans certaines régions du monde, notamment sous les tropiques, les arbres ne produisent pas toujours des cernes annuels bien définis en raison de l’absence de saisons marquées. Les dendrochronologues doivent alors utiliser d’autres techniques d’analyse.

Des chercheurs ont développé une méthodologie basée sur la tomodensitométrie aux rayons X. Cette approche est généralement utilisée en médecine et permet de voir à une résolution de 200 micromètres. Les chercheurs de l’étude ont poussé l’expérience beaucoup plus loin afin d’observer des éléments aussi petits que 10 micromètres. Ce niveau de précision serait inconcevable en médecine en raison de la forte dose de radiation générée sur le sujet, mais elle ne présente aucun risque pour un échantillon de bois mort.

Ce procédé a permis d’observer des variations fines de densité du bois et de dater le bois tropical. Fait encore plus intéressant, cette technique est maintenant appliquée à l’étude des pins de Bristlecone.

Les pins de Bristlecone vivent principalement dans le sud-ouest des États-Unis. Ils peuvent atteindre des milliers d’années. Ils prospèrent à haute altitude, dans des conditions extrêmes, et se distinguent par leur croissance lente, leur bois très dense et leur apparence tortueuse.

L’étude de leurs cernes de croissance est complexe en raison de la faible largeur des cernes, mais aussi de la forme tortueuse de l’arbre. Elle s’avère toutefois très intéressante, car elle permet d’estimer l’évolution du climat sur des milliers d’années. En fait, l’étude de ces spécimens a permis de reconstituer des variations climatiques remontant à la fin de la dernière glaciation; soit il y a 10 000 ans. Pourtant, il n’y a pas de pins de Bristlecone de 10 000 ans. Comment les chercheurs ont-ils fait?

D’abord, il faut savoir que le bois des pins de Bristlecone morts se conserve parfaitement. À 3 000 m d’altitude, sous un climat froid et extrêmement sec, les champignons et les microorganismes ne peuvent se développer. Il n’y a donc pas de décomposition. Des arbres morts depuis plusieurs milliers d’années sont toujours présents, en bon état et analysables.

Ensuite, il suffit de comparer les séquences de cernes entre arbres vivants et arbres morts, trouver des similitudes et les disposer sur une échelle temporelle. Ainsi, les chercheurs ont pu établir des chronologies continues sur plusieurs millénaires.

 

Un outil précieux pour la foresterie

Les cernes de croissance sont sensibles aux conditions climatiques, en particulier aux températures estivales et à la disponibilité en eau. En analysant de longues séries de données, il est possible de reconstruire les variations climatiques passées. Ces reconstructions sont particulièrement utiles pour :

■mieux comprendre les cycles naturels du climat;

■anticiper les impacts des changements climatiques sur les écosystèmes forestiers.

La dendrochronologie bonifie notre compréhension de la forêt et offre de meilleurs outils d’aide à la décision pour les gestionnaires forestiers.

La dendrochronologie peut aussi servir pour des analyses sur des termes plus courts. Pensons aux érablières entaillées : on peut évaluer l’effet de différentes pratiques d’entaillage sur la croissance. Les peuplements affectés par des défoliations importantes présentent aussi des signatures claires dans les cernes.

Pour conclure, la dendrochronologie nous rappelle que chaque arbre est un témoin de son environnement. En apprenant à lire les cernes, on accède à une information riche, souvent invisible à l’oeil nu.