Le vent forge la résistance mécanique des arbres et influe sur leur croissance

Le vent, un phénomène naturel encore largement sous-estimé

Bien avant d’être une menace pour les forêts, le vent constitue un signal biologique fondamental pour les arbres. À travers un processus encore peu documenté, la thigmomorphogénèse, les arbres ajustent activement leur croissance en fonction des sollicitations mécaniques qu’ils perçoivent. Pourtant, cette capacité d’acclimatation demeure largement absente des outils de prédiction de croissance utilisés actuellement par les gestionnaires forestiers.

« La croissance des arbres est considérée comme un résultat passif des contraintes environnementales, nous voulons pousser une vision de la croissance basée sur l’acclimatation », souligne la responsable du projet, Jana Dlouhá. Cette perspective transforme la manière d’appréhender la vulnérabilité mécanique des forêts : un arbre ne se contente pas de subir le vent, il y répond en modifiant son architecture, la répartition de sa biomasse et les propriétés de son bois afin de gagner en résistance.  

Wind-Sweep, un enjeu majeur pour la gestion forestière

Le vent se révèle le premier aléa en termes de dégâts de biomasse forestière. Il est responsable de plus de 40 % de la perte de biomasse ligneuse dans les forêts européennes. Un chiffre appelé à croître dans le contexte du changement climatique. Malgré cela, la vulnérabilité mécanique des peuplements est encore prédite à partir de modèles empiriques, notamment après des opérations sylvicoles sensibles comme l’éclaircie. En renforçant les capacités de prédiction des scientifiques et des gestionnaires, Wind-Sweep se positionne comme un outil clé pour anticiper les dommages, adapter les pratiques et protéger les peuplements.

Les ouvertures des canopées causées par les coupes ou les mortalités d’arbres ont augmenté de 24 à 30 % depuis le début du XXIᵉ siècle. Or chacune de ces ouvertures expose temporairement les arbres restants à une période de vulnérabilité mécanique. C’est précisément cette phase critique que Wind-Sweep cherche à comprendre et à anticiper.

La transition vers des sylvicultures plus résilientes est au cœur des préoccupations. Foresterie à couvert continu, diversification des peuplements, adaptation à la sécheresse : les approches adaptatives sont encouragées. Mais ces stratégies, bien qu’indispensables, ne sont pas sans risques.

« Passer d’un peuplement régulier à un peuplement irrégulier peut entraîner un risque mécanique fort. Il faut comprendrecomment le vent influence la structure et la stabilité des arbres pour concevoir les forêts de demain », souligne Jana Dlouhá.

Un arbre qui s’adapte pour rester debout

Lorsqu’un arbre oscille sous le vent, chaque rafale fait vibrer le tronc et déclenche des micro-déformations dans les cellules situées à la périphérie du tronc, des branches et des racines. « Ce sont des raccourcissements ou des allongements locaux, comme dans nos muscles lorsqu’on fait des flexions », illustre Jana Dlouhá. Ces micro-déformations forment un signal mécanique que l’arbre perçoit. Son intensité dépend de l’exposition et de la présence d’arbres voisins qui peuvent limiter l’amplitude des mouvements oscillatoires.

Si la dose du signal mécanique augmente, l’arbre va adapter sa croissance en renforçant sa base et ses racines structurelles, tout en limitant sa croissance en hauteur. En faisant cela, il assure sa sécurité mécanique et donc son intégrité. « Rester debout sous le vent demande des efforts et des compromis. Trop chercher la lumière, c’est prendre un risque mécanique, là où renforcer la base améliore la résistance aux tempêtes », résume la chercheuse. Ainsi, le vent n’est pas seulement un aléa : il est aussi un moteur d’évolution, un architecte de la morphologie des arbres.

Des arbres instrumentés pendant 4 ans

Wind-Sweep mobilise une équipe de biologistes, physiciens, modélisateurs de la croissance et ingénieurs forestiers ^[1]. Le projet réunit 3 types de modélisateurs partant de la mécanique de l’interaction fluide-structure, la modélisation biologique et la modélisation de la croissance forestière.

Les arbres seront équipés de capteurs de déformation conçus par l’UMR SILVA. Ils vont enregistrer l’oscillation des arbres sous le vent à une fréquence de 4 Hz pendant 4 ans. Ces données seront complétées par des manipulations en serre visant à comprendre le processus d’accommodation (les plants se désensibilisent si le signal mécanique est répété). Cela pour détecter des seuils de dose de signal mécanique qui modifient l’expression de la thigmomorphogénèse et donc la réponse de croissance que cela va générer. Le suivi intégrera également l’humidité du sol pour prendre en compte les effets possibles de la sécheresse qui peuvent limiter la croissance et donc allonger la période d’acclimatation mécanique.

Perspectives et enjeux

Wind-Sweep ambitionne de transformer durablement la manière dont on modélise la croissance et la vulnérabilité mécanique des forêts. En intégrant l’acclimatation mécanique de la croissance des arbres aux côtés d’autres facteurs environnementaux, le projet ouvre la voie à une nouvelle génération de modèles forestiers. Wind-Sweep repose sur l’hypothèse suivante : une exposition modérée et continue aux sollicitations mécaniques permet de renforcer la stabilité des arbres. Comprendre ce mécanisme d’acclimatation et les seuils qui l’activent pourrait inspirer de nouveaux choix de gestion.

Note :

^[1]Le projet associe 4 laboratoires. Chacun d’entre eux apporte des compétences propres liées aux disciplines (IRPHE-Centrale Marseille, UMR SILVA-INRAE Grand Est-Nancy, UMR PIAF INRAE Clermont-Auvergne-Rhône-Alpes) ou aux pratiques sylvicoles (UMR ISPA-INRAE Nouvelle-Aquitaine Bordeaux, spécialiste du pin maritime).