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La lumière, indispensable source d’énergie

Lumière et chaleur sont des facteurs fondamentaux de développement. Le rayonnement solaire fournit l’énergie nécessaire à la photosynthèse.

Les végétaux autotrophes

Les arbres ont besoin de carbone pour vivre. Ils le trouvent dans l’air et l’extraient grâce à la photosynthèse.

La chlorophylle, un composé chimique existant dans les végétaux,… Plus sur: Les végétaux autotrophes

Un jeune arbre dominé par d'autres déjà bien implantés a tendance à « filer en hauteur » en quête de lumière. L'objectif est vital pour son développement : sans lumière, pas de photosynthèse ; sans photosynthèse, pas de nutriment organique et donc, risque de stagnation, voire de dépérissement.

La photosynthèse permet en effet aux végétaux de transformer l'eau et le carbone de l'air en composés organiques (lire encadré). Encore faut-il de l'énergie pour mettre en œuvre ce processus chimique, ce que fournit le rayonnement solaire.

Lumière et chaleur représentent bien des facteurs fondamentaux de développement des végétaux. Un arbre ne pousse qu'à partir d'un seuil de température et de durée d'exposition : en deçà de soixante jours de température moyenne journalière supérieure à 7°C, aucun arbre ne peut s'établir. En montagne, par exemple, cette limite se situe à environ 2000 m.

Essences d’ombre et de lumière

La lumière parvient au sol selon la densité du feuillage
La lumière parvient au sol selon la densité du feuillage © Alain Blumet / ONF

À l'état adulte, tous les arbres des forêts européennes exigent une pleine luminosité directe sur leur houppier. Par contre, dans les premières années de croissance, les besoins diffèrent.

On distingue :

  1. les essences d'ombre, comme le sapin et le hêtre, qui ne supportent pas le plein découvert
  1. les essences de lumière, comme le bouleau, le mélèze ou le pin sylvestre, qui exigent un plein d'éclairement sur les semis
  1. les essences de demi-lumière, comme l'épicéa, qui ont des exigences intermédiaires.

La cime des arbres, par son étendue et sa position privilégiée, capte l'énergie de façon particulièrement efficace. En forêt, la canopée absorbe ainsi la plus grande partie du rayonnement solaire (la lumière incidente), au détriment des végétaux situés à un niveau inférieur.

Filtrage de la lumière

Dans les sous-bois, les feuilles s'orientent pour capter le maximum de lumière (Forêt d'Eawy, Normandie)
Dans les sous-bois, les feuilles s'orientent pour capter le maximum de lumière (Forêt d'Eawy, Normandie) © Philippe Lacroix / ONF

D'une façon générale, on peut distinguer cinq couches qui successivement absorbent ou transforment une partie de la lumière incidente, en réfléchissent une autre et n'en transmettent vers le bas que le résidu : la canopée, les troncs, la végétation au sol, l'humus et le sol minéral.

Ce schéma général de transmission verticale de la lumière et de la chaleur jusqu'au sol n'est pas uniforme : il varie selon l'exposition du peuplement en fonction du relief et de la saison et bien sûr selon la nature des arbres, c'est-à-dire s'ils sont à feuilles caduques ou persistantes.

Chez les feuillus comme chez les conifères, c'est au niveau des couronnes que s'effectuent les principaux échanges thermiques. C'est l'endroit du peuplement le plus chaud dans la journée et le plus froid la nuit. Mais les conifères laissent passer moins de rayonnement et de chaleur. Les feuillus eux n'assimilent et n'évaporent que durant la période de végétation.

L’optimum thermique

Quiconque fréquente des forêts se rend rapidement compte qu'elles sont plus ou moins ombragées et que la chaleur elle aussi diffère. L'insolation directe est variable selon l'époque de l'année et le type de peuplement.

Chez les feuillus, on passe d'un minimum hivernal à un maximum printanier (à cause de la position du soleil et de la variation du feuillage). Chez les conifères, le maximum se situe en été parce que, en raison de la forme des couronnes, la lumière pénètre d'autant mieux dans les trouées que le soleil est plus haut.

L'intensité et la durée de l'éclairage à l'intérieur d'une forêt sont d'une importance immédiate pour la forme et le développement de la vie. Chaque essence a ses exigences thermiques. Les processus de régénération de l'arbre et de photosynthèse impliquent des températures adéquates à chaque saison. C'est l'existence de cet optimum thermique saisonnier qui localise l'habitat des peuplements forestiers.

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