Jardin botanique national de Belgique



La forêt tempérée caducifoliée

  • Où peut-on la voir dans le Jardin botanique:

    Dans la Forêt d'Amerique du Nord, dans le Fruticetum, Herbetum et Coniferetum

La Forêt d'Amerique du Nord

Pas si ordinaire que ça ...
Nos forêts nous paraissent bien banales. La forêt nous entoure, nous y sommes habitués puisque nous pouvons nous y promener et nous savons que les feuilles tombent à l'automne. Pourtant les forêts tempérées sont aussi uniques que par exemple les forêts denses tropicales. Elles n'existent qu'en certains endroits. Les forêts tempérées à feuilles caduques (caducifoliées) constituent la formation dominante dans de grandes parties de l'Europe, dans l'est des Etats-Unis, en Asie orientale et dans le sud du Chili. En dehors de ces régions, il en existe encore localement, par exemple sur les flancs des montagnes.
Les plantes les plus remarquables dans les forêts tempérées sont les arbres à feuilles caduques. Parfois on voit aussi dans les forêts naturelles certains conifères mais ils ne sont jamais dominants. A côté des arbres, il y a aussi des arbustes, des plantes herbacées, des plantes bulbeuses et tubéreuses, ainsi que de nombreuses fougères, mousses et champignons. La forêt tempérée caducifoliée comporte quatre strates : la strate arborée, la strate arbustive, la strate herbacée et la strate muscinale.
La forêt caducifoliée se développe dans des régions soumises à un rythme saisonnier. Une période favorable avec suffisamment de lumière, d'eau et de chaleur alterne avec une période défavorable avec trop peu d'eau ou de chaleur. Les plantes se sont adaptées à ce rythme.

Adaptations aux saisons
Les adaptations des plantes de la forêt tempérée caducifoliée nous paraissent moins spectaculaires que celles de la forêt tropicale. Cependant aucun arbre ou aucune plante de la forêt tropicale ne saurait résister à des températures de -15 C.
Beaucoup d'arbres ont une écorce épaisse, ce qui ne se rencontre pratiquement jamais chez les arbres de la forêt dense. Les feuilles aussi présentent des adaptations. Souvent elles ont des pétioles longs et flexibles. Beaucoup d'espèces ont des feuilles lobées (comme le chêne) ou dentées ou encore palmées (comme l'érable). Ces adaptations ont pour effet d'atténuer les effets néfastes du vent. La forme du bord fera s'enrouler les feuilles par grand vent, les longs pétioles permettent aux feuilles d'être fouettées sans dommage. Ceci diminue le risque que les feuilles ne soient arrachées ou encore que l'arbre ne soit renversé.
Les bourgeons hivernants de ces arbres sont également des adaptations particulières. Ils sont constitués par des écailles superposées souvent collées les unes aux autres. Les abeilles recueillent ce produit collant et en font de la propolis. Les bourgeons se forment à la fin de l'été; ils contiennent déjà les toutes jeunes feuilles et les ébauches des rameaux de l'année suivante. Au printemps, ceux-ci se gonflent d'eau et se développent très rapidement.
A l'automne, les feuilles tombent. Cette chute des feuilles va de pair avec l'apparition de superbes couleurs; c'est une des adaptations les plus spectaculaires des arbres des régions tempérées.

Chute de feuilles ou perte de feuilles?
Les arbres ne perdent pas simplement leurs feuilles. Il s'agit d'un processus actif au cours duquel l'arbre réagit à des facteurs extérieurs. Le phénomène se déroule d'une manière bien organisée. A la base du pétiole se trouve une zone d'abscission, constituée de cellules à parois minces. A la fin de la saison de croissance, cette couche de cellules est détruite et c'est à cet endroit que la feuille se détachera. La cicatrice sera recouverte d'une fine couche de liège. Ces cicatrices sont particulièrement bien visibles chez le marronnier.
Avant que les feuilles ne se détachent, l'arbre retire de ses feuilles toutes les substances nutritives et les accumule dans ses branches, son tronc et ses racines. C'est principalement le pigment vert, la chlorophylle, qui est récupérée. Les autres pigments, qui sont aussi toujours présents dans les feuilles, deviennent alors visibles. Les pigments rouges et jaunes sont responsables des couleurs d'automne si caractéristiques des régions tempérées. Les couleurs brunes de certaines espèces sont dues à l'accumulation de sous-produits dans les feuilles.

Humus dans le sol
La chute annuelle des feuilles fait que la quantité de matériel organique présente dans le sol augmente sans cesse. Les feuilles, les rameaux et même des arbres entiers sont ainsi lentement décomposés et transformés en humus. Les champignons et les invertébrés jouent ici un rôle important. Ce processus de décomposition s'effectue lentement et est interrompu durant chaque hiver. Le sol s'enrichit donc progressivement en matière organique et en humus. Le sol des forêts tempérées se compose de plusieurs couches, il est très structuré et fertile, contrairement aux sols de la forêt dense tropicale. Une grande partie de la matière organique des forêts tempérées se situe dans le sol, et non pas essentiellement dans les organismes vivants.

La richesse de la végétation herbacée, bulbes, rhizomes et autres ...
Comparées aux forêts denses tropicales, les forêts tempérées ont une végétation au sol beaucoup plus riche. Les conditions sont parfaites juste avant l'épanouissement des feuilles des arbres. Le soleil printanier réchauffe le sol, il y a suffisamment d'eau et de lumière et le sol est riche en matière organique.
On trouve à ce moment en pleine floraison les anémones, les Erythronium, les Uvularia, les arums, les ficaires, les Trillium, l'ail des ours, les jacinthes. Toutes ces plantes ont des organes de réserve souterrains. Leur rythme est tout-à-fait adapté à la forêt caducifoliée. Elles accomplissent leur cycle de vie durant le printemps. Après la floraison et la production de graines, elles accumulent des réserves dans leurs organes souterrains, puis les parties aériennes meurent. Elles passent l'été, l'automne et l'hiver au repos. Les floraisons printanières des forêts tempérées du monde sont un spectacle éblouissant.

Lianes et épiphytes sont rares
A côté des arbres, des arbustes et des plantes à organes souterrains, on trouve dans la forêt tempérée encore quelques autres formes de vie végétale. Les lianes et les épiphytes sont cependant rarement représentés.
Les plantes grimpantes ligneuses ont besoin de grands vaisseaux pour transporter de manière efficace l'eau dans leur corps mince et allongé. Dans les régions froides, les vaisseaux de grand diamètre représentent un grand risque : des bulles d'air peuvent y apparaître ou bien ils peuvent geler facilement. Dans les deux cas, le transport de l'eau est interrompu et certaines parties supérieures des plantes peuvent mourir. Plus la saison froide est longue, moins il y aura de grimpantes ligneuses dans ces régions. Le lierre (Hedera) est bien présent dans les régions nordiques. Cette plante forme des racines adventives qui peuvent aussi prélever de l'eau et la plante n'a pas besoin d'avoir des vaisseaux larges. Quelques exemples de plantes grimpantes ligneuses des forêts tempérées sont le chèvrefeuille (Lonicera) et les clématites (Clematis).
Les épiphytes sont rares dans les forêts tempérées. Le froid et la sécheresse qui va de pair ne permettent pas leur croissance. Seules certaines fougères et mousses qui supportent une dessication presque complète peuvent vivre en épiphytes.

Arbres spécialisés
Les arbres ne poussent pas n'importe où. Dans les forêts tempérées il y a aussi des spécialistes. C'est ainsi que les aulnes (Alnus) et les saules (Salix) affectionnent les sols gorgés d'eau; on les rencontre surtout le long des rivières et dans les zones inondables. Beaucoup d'érables (Acer) sont des arbres du sous-bois; ils restent assez petits avec une large couronne et se contentent de peu de lumière. Il y a des arbres pionniers à croissance rapide comme le bouleau (Betula); leur bois est léger et ils produisent des petites graines disséminées par le vent; ils préfèrent les endroits ouverts. D'autres arbres comme les hêtres (Fagus) et les chênes (Quercus) sont des espèces climatiques (climax = état idéal d'équilibre); une fois adultes, ils dominent la végétation et ils peuvent le faire durant plusieurs siècles.

Comment naît une forêt
Dans une forêt tempérée, des ouvertures peuvent apparaître, notamment après des catastrophes. La forêt va se refermer d'elle-même spontanément, selon certaines phases successives. L'on parle d'une succession.
Dans une première période, l'ouverture va être colonisée par des annuelles à croissance rapide, qui seront elles-mêmes remplacées par des plantes bisannuelles et vivaces. Celles-ci accumulent des réserves dans des structures qui vont passer l'hiver. Les bisannuelles en sont un bon exemple, comme la digitale (Digitalis). L'énergie de la première année est accumulée dans les racines et est utilisée durant la deuxième année pour la floraison. Les plantes vivaces comme l'épilobe (Epilobium) sont encore mieux adaptées et vont supplanter les bisannuelles. Les graines de toutes ces plantes sont généralement présentes dans la banque de graines du sol.
Plus tard, ce sont divers arbustes et arbres qui vont se développer. Ils investissent davantage dans les structures ligneuses et leur croissance initiale est plus lente; après quelques années,
ils ont cependant un avantage structurel. Ces pionniers ont un grand besoin en lumière. Quelques exemples: les bouleaux (Betula) et même des conifères comme le pin de Weymouth (Pinus strobus) des Etats-Unis. Leur couronne est ouverte et allongée et leurs feuilles sont petites et très nombreuses. Ils peuvent ainsi capter la pleine lumière et avoir une croissance rapide. La couronne ouverte laisse passer la lumière et permet donc la croissance d'autres arbres.
Après un certain temps, les arbres climaciques, aux couronnes larges et fermées, vont supplanter et éliminer les espèces pionnières. Les hêtres (Fagus) sont des arbres climaciques par excellence, aussi bien le hêtre commun d'Europe (Fagus sylvatica) que le hêtre à grandes feuilles (Fagus grandifolia) d'Amérique et que le hêtre du Japon (Fagus crenata). Les arbres jeunes ont besoin d'ombre et une fois adultes, ils dominent la forêt. Dans l'hémisphère sud, les Nothofagus se comportent de la même façon.

Pauvre est l'Europe, riche l'Amérique et exubérante la Chine
La flore d'Europe occidentale n'est pas du tout représentative des régions tempérées; comparée à d'autres régions, notre flore est pauvre et fortement dégradée par les activités humaines. Les forêts européennes sont utilisées depuis des siècles par l'homme et la plupart des forêts ont été transformées en terres agricoles. Les derniers restants de la forêt primaire européenne se retrouvent dans la forêt de Bialowieza en Pologne.
Avant les glaciations, le nombre d'espèces d'arbres était nettement plus élevé en Europe que de nos jours. Les magnolias (Magnolia) et les séquoias (Sequoiadendron) étaient indigènes en Europe. Lors des glaciations, l'apparition des glaciers a forcé les espèces d'arbres à migrer vers le sud, puisque dans le nord il faisait de plus en plus froid. Or les chaînes de montagnes européennes sont orientées d'ouest en est. Les espèces ont donc été emprisonnées entre les glaces au nord et les sommets glacés des montagnes au sud. De nombreuses espèces se sont ainsi éteintes. En Amérique du Nord et en Asie, les chaînes de montagnes sont orientées différemment et ne constituaient pas un obstacle à la migration des espèces.
La forêt européenne est relativement pauvre en espèces; c'est ainsi qu'on y trouve plus aucun Magnolia sauvage. En Amérique du Nord, il y a 8 espèces de Magnolia et en Asie, plus de 50! Dans toute l'Europe, il y a encore 18 espèces de chênes, en Amérique du Nord, il y en a 37 et en Asie orientale, on en dénombre 66 espèces.

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