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La dendrochronologie, c'est bien davantage que compter des cernes

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La dendrochronologie (du grec dendron = arbre, chronos = temps, et logos = étude) consiste à analyser des cernes annuels de croissance afin d'obtenir des informations sur des événements passés, par exemple des chutes de  blocs rocheux, des incendies ou des avalanches, ainsi que sur des conditions climatiques passées. Il s'agit donc de bien davantage que de compter les cernes.

 

Les cernes annuels enregistrent les événements environnementaux

Les arbres réagissent à leur environnement et leur croissance reflète son influence. La largeur des cernes permet par exemple de tirer des conclusions sur le climat.

Par ailleurs la croissance de l’arbre peut être perturbée par des attaques d’insectes, le feu, les chutes de pierres, le vent, les avalanches ou l’abroutissement. Une luminosité accrue peut entraîner une croissance plus importante des cernes.

 

A la recherche de bois

La science des cernes annuels, ou dendrochronologie — emmène les chercheurs du WSL bien au-delà des frontières de la Suisse, pour étudier les arbres et leur croissance dans le monde entier.

Les reconstructions du climat à partir des cernes annuels sont essentielles au WSL. Pour ceci les chercheurs collectent des échantillons de bois sur des sites où la croissance est limitée avant tout par les facteurs climatiques. C’est le cas à la limite de la forêt dans les Alpes et aux latitudes élevées, où la température est le facteur limitant pour la croissance des arbres. Dans les régions sèches, ce sont les précipitations qui déterminent la croissance.

La quête d’échantillons mène les chercheurs du WSL par exemple dans la toundra sibérienne, dans l’Atlas marocain et à la limite supérieure de la forêt dans les Pyrénées espagnoles.

  

Echantillonner les bois les plus divers

Les dendrochronologues ne s’intéressent pas uniquement aux arbres vivants. Ils utilisent de nombreuses autres sources pour collecter les matériaux adaptés à leur travail. Ils étudient ainsi du bois de construction historique, ainsi que des échantillons subfossiles conservés depuis des millénaires dans l’argile, les marais ou les lacs. Ils prélèvent alors des carottes à l’aide d’une tarière spéciale, ou des disques entiers avec une tronçonneuse.

  

Recherches en laboratoire

La surface de chaque échantillon est d’abord polie ou découpée. Ensuite, la largeur de chaque cerne est mesurée à l’aide d’une loupe binoculaire. On en tire une courbe représentant l’âge de l’arbre et sa croissance au cours du temps. Cette courbe de mesure sert de base à la datation.

 

Crossdating: reconstituer le puzzle

Avec les courbes des cernes annuels d’arbres qui vivaient il y a longtemps et dont les troncs ont été par exemple utilisés pour la construction de bâtiments, ou ont été conservés naturellement à l’abri de l’air dans des marais, les chercheurs peuvent tirer des conclusions sur les conditions environnementales des derniers millénaires.

Pour ceci, ils recherchent les séries de croissance dans les cernes de différents échantillons pour pouvoir les comparer les unes aux autres (crossdating). La superposition de ces séries identiques aide à créer une dendrochronologie.

Ces dendrochronologies servent alors de référence pour dater des échantillons d’arbres historiques.

 

Largeur et densité des cernes

Au début de la période végétative, les conifères forment des cellules de bois initial, et plus tard des cellules de bois final, plus petites et aux parois plus épaisses. Le rapport entre le bois final et le bois initial donne des indications sur les conditions de croissance. L’analyse de la densité maximale de bois final permet d’extraire des informations précises sur les conditions de température de l’époque.

La largeur des cernes et la densité maximale du bois final jouent le rôle d’un thermomètre indirect et sont une base importante pour la recherche climatique et environnementale internationale. Au WSL, nous mesurons ces deux paramètres depuis les années 1970.

 

Anatomie du bois

Les caractéristiques anatomiques de bois sont pilotées par les conditions environnementales. C’est ainsi que des variations des conditions de lumière, de température ou de précipitations entraînent des évolutions de la taille des cellules et de l’épaisseur de leur paroi. Par ailleurs, des événements soudains comme les avalanches, laves torrentielles ou glissements de terrain laissent des traces visibles.

Après analyse microscopique de lames minces de bois, ces influences peuvent être datées en général à la saison près. Cependant l’origine d’une blessure ne peut pas toujours être identifiée de manière fiable.

(Illustration ci-dessus) Dans cette section de tronc de châtaignier, on reconnaît une blessure cicatrisée. Avec un grossissement d’un facteur 40 on peut dater cette blessure au début de la formation du cerne, c’est-à-dire pendant le printemps. Etant donné que l’échantillon provient d’une zone incendiée, il s’agit très probablement d’une blessure infligée par le feu. Dans un autre contexte, une telle blessure aurait pu provenir également d’une chute de pierres.

 

Rapports isotopiques

Les atomes légers et lourds, isotopes stables des éléments chimiques carbone (C) et oxygène (O), peuvent être mesurés dans les cernes annuels.

Leur composition datée à l’année près donne par exemple des informations sur la façon dont les arbres ont régulé dans le passé l’absorption du CO2 et l’évapotranspiration par les stomates de leurs feuilles et aiguilles dans des conditions environnementales variables.

L’isotope instable 14C permet par contre la datation des bois historiques, archéologiques et subfossiles.

 

POUR EN SAVOIR PLUS