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Andrew E. Douglas (à gauche), le fondateur de la science de la dendrochronologie, examine une section de séquoia avec un collègue en 1946. Courtoisie LTRR

Un bref historique

À la fin des années 1800 et au début des années 1900, Andrew. E. Douglass a fondé la science de la dendrochronologie – la technique de datation des événements, des changements environnementaux et des artefacts archéologiques en utilisant les modèles caractéristiques des anneaux de croissance annuels du bois et des troncs d’arbres. En tant que jeune astronome travaillant à l’observatoire Lowell en Arizona, Douglass s’intéressait particulièrement au soleil, notamment au comportement cyclique des taches solaires et à la façon dont le soleil influence le temps. Il a commencé à observer les anneaux de croissance annuels des arbres et a remarqué une relation entre la taille des anneaux de croissance et des facteurs climatiques tels que l’humidité et l’altitude. Il a tracé la largeur des cercles des arbres et a compilé les premières chronologies pour montrer comment les arbres enregistrent les changements climatiques au fil du temps. Constatant la similitude de la réaction des arbres dans toute la région, il a inventé une technique qui allait s’avérer être un outil fondamental dans l’étude des cernes des arbres : la datation croisée est une technique qui permet d’attribuer à chaque cerne individuel son année exacte de formation en faisant correspondre les motifs des cernes larges et étroits entre les noyaux d’un même arbre, et entre les arbres de différents endroits, ou en faisant correspondre les motifs des cernes d’un arbre à l’autre. Cela a permis aux scientifiques de marquer des dates calendaires exactes pour chaque anneau. Aujourd’hui, l’analyse des cernes des arbres n’est pas seulement utilisée pour déterminer ce qu’était le climat dans le passé, elle peut aussi servir à dater des œuvres d’art (cadres en bois), des violons et d’autres instruments en bois, et des bâtiments.

Pour voir le processus de datation croisée en action, regardez des images historiques d’A.E. Douglas au travail.

Bases des cernes d’arbres

Les arbres développent généralement un cerne par an. Ils commencent à croître au printemps (les cellules sont de couleur havane clair, appelé bois précoceest la partie de couleur claire d’un anneau d’arbre produit au printemps) et, à mesure que la saison de croissance se termine à l’automne, les parois cellulaires s’épaississent (la bande sombre ou bois tardifest la partie plus sombre d’un anneau d’arbre annuel produit pendant la saison estivale) et finissent par cesser de croître en hiver, ce qui provoque un anneau très distinct. Le motif des cernes qui se forment tout au long de la vie de l’arbre révèle les conditions climatiques dans lesquelles l’arbre a grandi. Une humidité abondante et une longue saison de croissance donnent lieu à un anneau large. Une année sèche peut donner lieu à un anneau très étroit (voir le diagramme). Dans les sites où les arbres sont plus sensibles à la température (par exemple, en haute altitude au sommet d’une montagne ou dans les forêts boréales du nord ou des régions nordiques du nord de l’Alaska et du Canada), un anneau large indique une année chaude et un anneau étroit une année froide.

Dans cette activité, vous apprendrez comment se fait la science des anneaux de croissance des arbres. Où les scientifiques qui étudient les anneaux des arbres se rendent-ils pour trouver des arbres appropriés ? Quels outils sont utilisés ? Quelles techniques peuvent être utilisées pour préparer et analyser les échantillons de carottes d’arbres afin de révéler la nature du climat passé ?

Instructions

1. Trouver des arbres sensibles au climat

La réalisation de la science des cernes d’arbres n’est pas aussi simple qu’il n’y paraît de prime abord. La grande majorité des arbres que nous voyons lors de randonnées ou en conduisant n’auront pas capturé un bon enregistrement climatique sur de longues périodes de temps. Les dendrochronologues doivent rechercher des arbres à longue durée de vie qui poussent dans des environnements assez rudes, ce qui les rend très sensibles aux conditions environnantes, où leur croissance est lente – si lente que de nombreuses années seront enregistrées au cours de leur vie. L’un de ces arbres est le pin bristlecone, qui pousse en Arizona, au Colorado, au Nouveau-Mexique, en Utah, au Nevada et dans l’est de la Californie, parfois dans des conditions très froides et sèches. Le plus vieux spécimen connu s’appelle Mathusalem et a 4 765 ans ! Vous aurez l’occasion d’explorer un site de pins bristlecone dans la partie 2 de ce laboratoire.

Quelles caractéristiques les dendrochronologues recherchent-ils dans les sites de recherche qui leur donneront la meilleure chance de reconstituer les conditions climatiques passées ? Regardez la vidéo ci-dessous et répondez aux questions d’arrêt et de réflexion.

2. Carottage des arbres

Apprenons maintenant comment obtenir des échantillons de carottage d’un arbre. Les gens demandent souvent si le fait de percer l’arbre pour prélever un échantillon de son bois lui nuit. Les carottes que les scientifiques prélèvent sur les arbres sont en fait assez petites (moins que le diamètre d’un crayon) et non destructrices pour l’arbre. L’arbre se rétablit assez rapidement, comme lorsqu’on enlève un bec après avoir entaillé un arbre pour en tirer du sirop d’érable. Si un groupe d’arbres particulier suscite des inquiétudes, les scientifiques peuvent tremper leurs foreurs dans de l’alcool pour s’assurer qu’ils ne propagent aucune maladie d’un arbre à l’autre. Si les gestionnaires forestiers sont inquiets pour une forêt particulière, ils peuvent refuser aux scientifiques la permission de carotter des arbres lorsqu’ils demandent un permis.

Voyez la dendrochronologue Nicole Davi décrire comment carotter un arbre.

WATCH : Nicole Davi évide un tulipier avec son assistant Augie. Crédit : Jacob Tanenbaum (MP4 Video 268.2MB Mar28 16)

3. Traitement des carottes

Les scientifiques prélèvent des carottes sur vingt arbres ou plus sur chacun de leurs sites. Ces échantillons doivent être soigneusement contenus et apportés dans un laboratoire pour être analysés. Les carottes prélevées sur un arbre doivent être montées dans un support en bois spécial, ou core mount, puis finement poncées pour faire ressortir clairement le motif des anneaux.

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Coeurs d’arbres prélevées sur des épinettes blanches en Alaska. Ces carottes ont été placées dans des supports de carottes en bois et finement poncées afin que les détails des cellules soient visibles au microscope. Chaque anneau représente une année de croissance. Les anneaux larges indiquent de bonnes conditions de croissance (des étés plus chauds dans ce cas).

Les modèles d’anneaux d’arbres sont ensuite étudiés avec un certain nombre d’instruments scientifiques différents. Les boutons ci-dessous vous mèneront au laboratoire des anneaux d’arbres de l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty, à Palisades, dans l’État de New York. Ces images sont à 360°, vous pouvez donc regarder autour de vous et faire des zooms avant et arrière. Zoomez à la fois sur la zone de travail principale et sur la salle centrale afin de voir ce qui se trouve sur les tables et les murs.

Laboratoire des anneaux d’arbres

Salle centrale du laboratoire des anneaux d’arbres