Les arbres contiennent certaines des preuves les plus précises du passé dans la nature. Leurs couches de croissance, qui apparaissent sous forme d’anneaux dans la section transversale du tronc de l’arbre, enregistrent les preuves d’inondations désastreuses, d’attaques d’insectes, de coups de foudre et même de tremblements de terre qui se sont produits pendant la durée de vie de l’arbre. Ils détiennent également d’excellents enregistrements du climat.
Chaque année, un arbre ajoute à sa circonférence, la nouvelle croissance étant appelée un anneau d’arbre. L’anneau d’arbre le plus récemment formé est le nouveau bois près de la partie extérieure du tronc d’un arbre, juste sous l’écorce. Les cernes les plus anciens sont plus petits et situés près du centre. Les arbres qui poussent dans les régions de latitude moyenne à élevée forment des cernes faciles à repérer car ils ont une saison de croissance distincte au cours de laquelle un cerne de couleur claire se forme. Lorsque la croissance ralentit à la fin de l’été ou à l’automne, le bois se forme plus lentement et est de couleur plus foncée.
Coupe transversale d’un tronc d’arbre montrant l’alternance des couches claires et foncées des cernes
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La croissance des arbres dépend des conditions environnementales locales. Dans certaines régions, le facteur limitant la croissance est la disponibilité de l’eau, dans d’autres régions (notamment aux hautes latitudes), c’est la durée de la saison de croissance. Dans les régions où l’eau est limitée et où la quantité d’eau varie d’une année à l’autre, les scientifiques peuvent utiliser les cernes des arbres pour reconstituer les schémas régionaux de sécheresse. Dans les régions où la longueur de la saison de croissance est le facteur limitant, l’épaisseur des cernes des arbres peut indiquer quand les saisons de croissance étaient plus longues (pendant les périodes plus chaudes) et quand les saisons de croissance étaient plus courtes (périodes plus fraîches).
L’étude de la croissance des cernes des arbres est connue sous le nom de dendrochronologie. L’étude de la relation entre le climat et la croissance des arbres dans le but de reconstituer les climats passés est connue sous le nom de dendroclimatologie.
Un cerne d’arbre, qui représente une année, se compose de deux couches :
- Une couche de couleur claire qui se forme au printemps et au début de l’été, qui est généralement plus épaisse car l’arbre est en croissance
- Une couche de couleur sombre qui se forme à la fin de l’été et à l’automne, qui est généralement plus mince car la croissance des arbres ralentit
Les données sur les cernes d’arbres ne sont collectées qu’en dehors des tropiques. Les arbres des latitudes tempérées ont des poussées annuelles de croissance au printemps et en été et des périodes de dormance en hiver, ce qui crée le motif distinctif des bandes claires et sombres. Les arbres tropicaux poussent toute l’année, et ne présentent donc pas le motif alterné de bandes sombres et claires des cernes d’arbres.
Aux endroits où la croissance des arbres est limitée par la disponibilité de l’eau, les arbres produisent des cernes plus larges pendant les années humides et fraîches, que pendant les années chaudes et sèches. La sécheresse ou un hiver rigoureux peuvent également provoquer des cernes plus étroits. Si les cernes sont d’une largeur constante dans tout l’arbre, le climat était le même année après année. En comptant les anneaux d’un arbre, nous pouvons déterminer assez précisément l’âge et la santé de l’arbre ainsi que la saison de croissance de chaque année.
Cette scientifique extrait une carotte d’un arbre vivant à l’aide d’un foreur d’accroissement. Ce processus ne cause pas de dommages à long terme à l’arbre.
Crédit : SERC/Tree-Ring Expeditions
Les scientifiques ne coupent généralement pas un arbre pour analyser ses anneaux. Au lieu de cela, les carottes sont extraites à l’aide d’un foreur qui est vissé dans l’arbre et retiré, apportant avec lui un échantillon de bois de la taille d’une paille d’environ 4 millimètres de diamètre. Le trou dans l’arbre est ensuite scellé pour prévenir les maladies.
La collecte d’échantillons de carottes de nombreux arbres dans une zone et les données des anneaux de l’arbre sont moyennées pour réduire les influences de l’emplacement spécifique d’un arbre – comme être à l’ombre ou près d’un cours d’eau – et être en mesure de voir des modèles généralisés. Comme les différentes espèces d’arbres se développent à des rythmes différents en fonction de la température, des précipitations et d’autres facteurs, les données provenant de différentes espèces d’arbres peuvent fournir encore plus d’informations sur le climat que les données provenant d’une seule espèce.
Les vieux arbres nous renseignent sur les conditions sur Terre bien avant que les gens ne commencent à mesurer et à enregistrer le temps. Certaines espèces d’arbres, comme le pin bristlecone, qui vivent pendant plusieurs milliers d’années, contiennent de longs enregistrements de cercles d’arbres. Cependant, les climatologues travaillent généralement avec des arbres qui ne vivent pas aussi longtemps et font remonter leurs enregistrements de cernes à plus de 10 000 ans en comparant les cernes d’arbres vivants avec les cernes d’arbres morts mais non encore décomposés qui sont tombés. Les scientifiques font correspondre les motifs des premiers stades des anneaux d’un arbre vivant avec la séquence formée dans les dernières parties de la vie d’arbres morts plus anciens pour assembler un registre paléoclimatique ininterrompu s’étendant sur des milliers d’années.
Des poutres provenant de vieux bâtiments ou de ruines, des échantillons de cadres en bois de peintures anciennes et le bois de violons ont tous été utilisés pour ajouter des échantillons de cernes d’arbres aux enregistrements climatiques. Dans certains cas, des anneaux d’arbres beaucoup plus anciens dans du bois pétrifié ont été analysés pour interpréter ce qu’était le climat il y a des centaines de milliers à des millions d’années.
Les cernes d’arbres de ces sept carottes n’ont pas l’air ronds comme des anneaux car l’outil de forage n’extrait qu’un petit segment des cernes. Chaque couche sombre et claire constitue une année de croissance. Les couches larges indiquent les années où les arbres ont grandi davantage. Les couches étroites indiquent les années où les arbres ont moins poussé. Ces carottes proviennent d’épicéas blancs en Alaska.
Crédit : SERC/Tree-Ring Expeditions