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Chapitre 02.02 : Les écosystèmes forestiers et leurs fonctions

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02.02.Q01 : Qu’entend-on par écosystème forestier ? Quel est son fonctionnement ?

• Les écosystèmes forestiers présentent une très grande complexité structurelle (composition) et fonctionnelle (processus internes).
• Ils se caractérisent par une zonation géographique reflétant les conditions climatiques et édaphiques, une stratification verticale, des relations trophiques complexes
• Leur fonctionnement est fondé sur des processus biophysiques de transfert de matière et d’énergie
• Leur ‘bon» fonctionnement est crucial à travers les services divers qu’il fournissent à la société

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02.02.Q02 : Les forêts sont-elles le poumon de la planète ? Le cycle du carbone

•  La fixation du carbone dans les forêts se fait par un seul mécanisme : la photosynthèse, alors que les pertes de carbone des forêts se réalisent par des voies très diverses.
•  Les forêts françaises renferment 154 tonnes de carbone par ha, dont la moitié dans leur sol.
•  Dans le monde et en France, les forêts sont des fixatrices nettes de carbone . 
•  Le bilan carbone des forêts varie fortement dans le temps et dans l’espace.
•  Les forêts peuvent émettre beaucoup du carbone quand elles sont détruites, incendiées, victimes d’attaques massives de ravageurs.
•  Le stockage de carbone dans les forêts n’est pas illimité.
•  Une gestion adaptée des peuplements forestiers et l’utilisation du bois d’œuvre dans l’économie optimisent la fonction de « puits de carbone » des forêts.

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02.02.Q03 : La fertilité des sols forestiers : quels sont ses déterminants ?

• La fertilité des sols forestiers est conditionnée par la dynamique de processus biologiques, physiques et chimiques au sein de l’‘écosystème.
• La fertilité des sols est vulnérable du fait des facteurs adverses, dont le changement climatique, auxquels les sols sont exposés.
• Les pratiques de gestion forestière durable doivent intégrer le maintien de la fertilité sur long terme.
• Le «monitoring» de l’évolution des sols grâce aux réseaux de mesure et observations est une nécessité.

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02.02.Q04 : Eau et forêt : quels liens entre les deux ?

• La consommation en eau nette des forêts excède presque toujours celle d’autres couverts végétaux.
• La moindre disponibilité en eau «bleue» qui peut en résulter peut être compensée par : i) un impact positif du couvert sur la qualité de l’eau de surface et souterraine, et sur la protection des sols ; ii) la fourniture par les forêts d’un ensemble d’autres biens et services.

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02.02.Q05 : Les sols forestiers : supports physiques ou écosystèmes vivants ?

L’ancrage en profondeur des arbres doit être favorisé.
• La réserve en eau et la richesse chimique du sol sont des déterminants essentiels de la vie et la croissance des arbres forestiers.
• La matière organique du sol forestier est à la fois une conséquence et un facteur de l’existence et de la croissance du peuplement forestier.
• Une gestion forestière durable évite le tassement des sols et préserve leurs horizons organiques et leur richesse en nutriments.

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02.02.Q06 : La biodiversité en forêt : quelles définitions et quels enjeux ?

• La biodiversité, c’est l’ensemble de toutes les formes de vie et des processus qui leur sont liés
• Les forêts et espaces associés sont ceux qui concentrent la diversité biologique la plus riche
• La biodiversité n’est pas un état stable idéal à préserver, mais plutôt un ensemble de processus et de fonctions dont le maintien est essentiel
• La conservation dynamique de la biodiversité est un enjeu majeur pour la gestion forestière courante comme pour les actions spécifiques en faveur des habitats et espèces à haute valeur patrimoniale
• Le suivi de la biodiversité en forêt demande une batterie d’indicateurs complexes, du fait des différences d’objectifs, d’échelle, et des besoins des acteurs

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02.02.Q08 : Architecture des arbres : une clé pour comprendre le fonctionnement des forêts ?

L’architecture des arbres correspond à l’organisation du végétal et son évolution au cours du temps.
· L’analyse architecturale donne des clés pour décrire la plasticité phénotypique, pour évaluer la dynamique forestière et pour dater les arbres.
· Ces méthodes sont des outils pour mieux comprendre le fonctionnement d’une forêt et ses capacités à s’adapter à des perturbations climatiques.
· L’étape suivante, en cours, est de porter ces méthodes sur des applications nomades qui seront utilisées dans un futur proche par les gestionnaires forestiers.

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02.02.Q09 : Le suivi des écosystèmes forestiers : pourquoi et comment ?

Les écosystèmes forestiers ne sont pas des systèmes stables. Ils évoluent dans leur composition et leur fonctionnement
· Connaître les phénomènes et les mécanismes qui sont responsables de ces évolutions est essentiel pour concevoir une gestion réellement durable
· La France s’est dotée d’un système de suivi à long terme des forêts combinant différents niveaux d’échelle et différentes intensités de mesures et observations
· L’intégration temporelle et spatiale des variables observées un grand enjeu

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02.02.Q10 : Qu’est-ce qu’une forêt en bonne santé ?

La santé des forêts est une notion à concevoir à l’échelle de l’écosystème, englobant des caractéristiques de structure, fonction et résilience.
• Le fonctionnement des écosystèmes forestiers repose sur des processus biologiques sans utilisation de fongicides ou insecticides.
• La surveillance des forêts en France est assurée par le Département Santé des Forêts regroupant plus de 200 correspondants-observateurs.
• Avec les tempêtes, sécheresses et incendies, les pullulations d’insectes et les maladies causées par des champignons pathogènes sont une source importante de dommages.
• Hors événements climatiques extrêmes, les forêts françaises présentent globalement des taux de mortalité faibles sur arbres adultes, et la productivité est en augmentation sur les dernières années. Toutefois, leur résilience à de nouveaux stress est à surveiller

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02.02.Q11 : Que peut-on lire dans les cernes des arbres ?

En climat tempéré, la croissance
rythmique des arbres se traduit sur leur section par des anneaux annuels (cernes) visibles
· Ils peuvent être dénombrés, datés, mesurés et leurs caractères physico-chimiques précisés, c’est l’objet de la dendrochronologie
· Les caractéristiques de ces cernes dépendent de l’environnement biologique et physique des arbres, en particulier le climat
· L’étude des cernes permet d’approcher les mécanismes responsables des variations de croissance observés et d’en tirer des informations pour la gestion forestière
· La dendrochronologie a de nombreuses applications en archéologie, climatologie, écologie et géosciences

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02.02.Q12 : Les arbres sont-ils connectés par les réseaux de champignons mycorhiziens ?

Un arbre peut être associé à plusieurs champignons mycorhiziens, et vice versa : il en résulte des réseaux mycorhiziens reliant les arbres entre eux, et à certaines plantes de sous-bois.
• Des échanges de carbone ont lieu entre plantes par ce biais mais hormis quelques plantes de sous-bois, le bilan entre protagonistes reste mal connu.
• Des échanges de signaux d’alertes, démontrés au laboratoire, pourraient exister en forêt.
• Ces échanges seraient largement sélectionnés par l’évolution du champignon, qui en est le premier avantagé.

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02.02.Q13 : Quelles fonctions du bois vivant dans l’arbre ?

Le bois matériau est extrait des parties ligneuses des arbres : tronc, branches et racines. Il est mort, mais dans l’arbre vivant il y a aussi du bois vivant
• Le bois vivant comprend des cellules «souches», des conduits pour la sève, des fibres et des parenchymes
• Par l’activité des cellules souches, le bois construit la structure arborée comme une imprimante 3D.
• Les fibres vivantes produisent des forces de régulation de la posture des arbres au même titre que des fibres musculaires.
• Les vaisseaux qui conduisent la sève sont des cellules mortes mais les parenchymes du bois régulent la conduction de la sève.
•  Les parenchymes protègent le bois par la chimie.
• Le bois vivant s’adapte  aux conditions environnementales qui  existent  lors de sa vie, entre naissance et mort programmée.
• Le bois matériau conserve la trace de toutes les réponses locales du bois vivant à ses fonctions dans l’arbre.

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02.02.R02 : Forêts du monde : sources et puits de carbone / Bilan (en Gt de C /an) pour les périodes 1990-1999 et 2000-2007

L'opinion répandue :

« Les forêts sont les poumons de la planète. »

L'analyse de l'Académie :

« Alors que le poumon animal absorbe de l’oxygène et rejette du gaz carbonique (CO2), les forêts par la photosynthèse rejettent de l’oxygène et absorbent du CO2. Mais par la respiration végétale, elles rejettent du CO2, gaz qui est aussi émis par la décomposition microbienne de la matière organique en surface et dans le sol.

Au niveau planétaire, et selon les connaissances disponibles, les forêts (sol et biomasse) contiennent 40-50% du carbone (C) de la biosphère terrestre et l’équivalent du C du CO2 atmosphérique. La figure montre que les forêts tempérées et boréales, et les forêts tropicales intactes ou gérées durablement, jouent en ce moment le rôle de puits de C, avec une fixation nette de 2,4 ±0,4 Gt de C par an. En revanche, la déforestation ou dégradation, surtout en Amérique centrale et du sud, et en Asie du sud, fait que ces zones forestières jouent le rôle de source de C (2,9 ±0,5 Gt de C par an), contribuant ainsi fortement à l’effet de serre. La repousse forestière tropicale suite aux perturbations anthropiques conduit à l’absorption de 1,6 ±0,5 Gt de C par an. Le bilan global fait donc ressortir un puits annuel de 2,4 + 1,6 – 2,9 = 1,1 ±0,8 Gt de C. Les forêts constituent donc aujourd’hui un puits de CO2, qui atténue l’augmentation de ce gaz dans l’atmosphère. Mais les projections du changement climatique font peser des menaces sur ce puits. »

Source documentaire :

A Large and Persistent Carbon Sink in the World's Forest - Yude Pan et al. - Science 333, 988 (2011); DOI: 10.1126/science.1201609

Date de rédaction :

Novembre 2018

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