limite des arbres

La limite des arbres est la frontière d'un habitat où les arbres peuvent pousser et au-delà de laquelle ils ne le peuvent pas. Elle se situe en haute altitude et aux hautes latitudes . Au-delà de la limite des arbres, les arbres ne peuvent tolérer les conditions environnementales (généralement des températures basses, un enneigement extrême ou un manque d'humidité associé). La limite des arbres est parfois distinguée de la limite inférieure du bois , qui est la limite en dessous de laquelle les arbres forment une forêt à canopée fermée .

À la limite des arbres, la croissance est souvent clairsemée, rabougrie et déformée par le vent et le froid. On parle alors de krummholz (littéralement « bois tordu » en allemand).

La limite des arbres apparaît souvent bien définie, mais la transition peut être plus progressive. Les arbres sont plus petits et souvent moins denses à mesure qu'ils s'approchent de cette limite, au-delà de laquelle ils ne peuvent plus pousser. À une latitude donnée, la limite des arbres se situe approximativement entre 300 et 1000 mètres en dessous de la limite des neiges permanentes et lui est plus ou moins parallèle.

Du fait de leur structure verticale, les arbres sont plus sensibles au froid que les plantes rampantes. La chaleur estivale limite généralement la croissance des arbres : si les conifères de la limite forestière sont très résistants au gel pendant la majeure partie de l’année, ils deviennent sensibles à seulement 1 ou 2 degrés de gel en plein été. Une série d’étés chauds dans les années 1940 semble avoir permis l’établissement d’un nombre significatif de jeunes épicéas au-dessus de l’ancienne limite forestière dans les collines près de Fairbanks, en Alaska . Leur survie dépend d’une croissance suffisante pour les soutenir. Le vent peut endommager mécaniquement les tissus de l’arbre , notamment par projection de particules, et peut également contribuer au dessèchement du feuillage , en particulier des pousses qui émergent de la couche de neige.

L'altitude de la limite des arbres est généralement déterminée par la température moyenne, mais la limite réelle peut être affectée par des perturbations telles que l' exploitation forestière ou le pâturage La plupart des activités humaines ne modifient pas la limite réelle des arbres, sauf si elles ont un impact sur le climat . La limite des arbres correspond à la ligne où la température moyenne saisonnière est d'environ 6 °C (43 °F) . La température moyenne saisonnière est calculée sur l'ensemble des jours où la température moyenne est supérieure à 0,9 °C (33,6 °F). Une saison de croissance de 94 jours au-dessus de cette température est nécessaire à la croissance des arbres

En raison des changements climatiques , qui entraînent une fonte des neiges plus précoce et des conditions favorables à l'établissement des arbres, la limite des arbres dans le parc national des North Cascades s'est élevée de plus de 400 pieds (120 m) en 50 ans.

D'autres facteurs locaux peuvent modifier localement l'altitude de la limite des arbres, tels que l'exposition du versant et l'effet d'ombre pluviométrique . Dans l'hémisphère nord, la limite des arbres sur les versants nord est plus basse que sur les versants sud, car l'ombrage plus important sur les versants nord ralentit la fonte du manteau neigeux , ce qui raccourcit la saison de croissance des arbres la saison de croissance est plus courte sur les versants sud. Sur les côtes et les montagnes isolées, la limite des arbres est souvent bien plus basse qu'à des altitudes correspondantes à l'intérieur des terres et dans les massifs montagneux plus vastes et complexes. Ce phénomène, appelé effet Massenerhebung , est dû au fait que les grandes chaînes de montagnes retiennent davantage la chaleur et réduisent la vitesse du vent sous le vent, comparativement aux montagnes isolées . De plus, dans certaines régions tropicales ou insulaires, l'absence d'espèces adaptées à la sécheresse et au froid peut entraîner une limite des arbres plus basse que ce que le climat seul pourrait laisser présager

Plusieurs types de limites forestières sont définis en écologie et en géographie :

La limite des arbres en montagne correspond à l'altitude la plus élevée où les arbres peuvent pousser ; plus haut, il fait trop froid ou la couverture neigeuse persiste trop longtemps dans l'année pour permettre leur croissance. Le climat au-dessus de la limite des arbres en montagne est appelé climat alpin , et l'habitat peut être décrit comme la zone alpine .

La limite supérieure de la forêt alpine est rarement abrupte : elle forme généralement une zone de transition entre la forêt dense en contrebas et la zone alpine dépourvue d’arbres au-dessus. Cette zone de transition se situe « près du sommet des plus hauts pics du nord-est des États-Unis, en altitude sur les volcans géants du centre du Mexique, et sur les montagnes de chacun des 11 États de l’Ouest américain, ainsi que dans une grande partie du Canada et de l’Alaska » . Des arbustes nains ( krummholz ) en constituent généralement la limite supérieure.

La diminution de la température de l'air avec l'altitude est à l'origine du climat alpin. Le taux de diminution varie selon les chaînes de montagnes, allant de 1,9 °C par 300 m d'altitude dans les montagnes arides de l'ouest des États-Unis à 0,78 °C par 300 m dans les montagnes plus humides de l'est des États-Unis . L'effet de peau et la topographie peuvent créer des microclimats qui modifient la tendance générale au refroidissement .

Comparativement aux limites forestières arctiques, les limites forestières alpines peuvent recevoir moins de la moitié du nombre de degrés-jours (au-dessus de 10 °C (50 °F)) basé sur la température de l'air, mais comme les intensités du rayonnement solaire sont plus élevées aux limites forestières alpines qu'aux limites forestières arctiques, le nombre de degrés-jours calculé à partir des températures des feuilles peut être très similaire.

À la limite des arbres en haute montagne, la croissance est freinée par un enneigement excessif et persistant, qui raccourcit la saison de croissance au point que les nouvelles pousses n'ont pas le temps de se lignifier avant les premières gelées automnales. Un manteau neigeux modéré peut toutefois favoriser la croissance des arbres en les isolant du froid extrême hivernal, en limitant les pertes d'eau et en prolongeant l'apport d'humidité durant la première partie de la saison de croissance. Cependant, l'accumulation de neige dans les ravins abrités des monts Selkirk, dans le sud-est de la Colombie-Britannique, abaisse la limite des arbres de 400 mètres (1 300 pieds) par rapport aux versants intermédiaires exposés

Dans certaines régions montagneuses, les altitudes élevées, au-dessus de la ligne de condensation , ou sur les versants exposés à l'équateur et sous le vent, peuvent entraîner de faibles précipitations et une exposition accrue au rayonnement solaire. Ceci assèche le sol, créant un environnement aride localisé, impropre à la croissance des arbres. De nombreuses crêtes exposées au sud des montagnes de l'ouest des États-Unis présentent une limite forestière plus basse que les versants nord en raison d'une exposition solaire et d'une aridité accrues. À Hawaï, la limite forestière, située entre 2 400 et 2 900 m environ, se trouve au-dessus d'une inversion de température qui empêche l'humidité d'atteindre les plus hauts sommets.

La limite des arbres dans l'Arctique correspond à la latitude la plus septentrionale de l' hémisphère Nord où les arbres peuvent pousser ; plus au nord, les températures sont trop basses toute l'année pour permettre leur croissance. Des températures extrêmement basses, surtout si elles se prolongent, peuvent geler la sève interne des arbres et les tuer. De plus, le pergélisol présent dans le sol peut empêcher les arbres de développer des racines suffisamment profondes pour assurer le soutien structurel nécessaire.

Contrairement à la limite des arbres alpins, la limite des arbres nordiques se situe à basse altitude. La zone de transition forêt-toundra arctique du nord-ouest du Canada présente une largeur variable, d'environ 145 kilomètres (90 mi) en moyenne, et s'élargit sensiblement d'ouest en est , contrairement à la limite des arbres alpins qui se rétrécit . Au nord de la limite des arbres arctiques se trouve la toundra basse , et au sud, la forêt boréale .

On distingue deux zones à la limite des arbres dans l'Arctique : une zone de forêt-toundra composée de peuplements épars de krummholz ou d'arbres rabougris, avec des arbres plus grands le long des cours d'eau et sur des sites abrités, au sein d'une matrice de toundra ; et la « forêt boréale ouverte » ou « forêt de lichens », constituée de bosquets ouverts d'arbres dressés sur un tapis de lichens du genre Cladonia . La proportion d'arbres par rapport au tapis de lichens augmente vers le sud, en direction de la « limite forestière », où les arbres couvrent 50 % ou plus du paysage.

Quelques espèces d'arbres typiques de la limite forestière arctique et alpine (notez la prédominance des conifères ) :

• Eucalyptus pauciflora ( gommier des neiges )

En moyenne, sur de nombreux sites et microclimats locaux , la limite des arbres s'élève de 75 mètres (245 pieds) lorsqu'on se déplace de 1 degré vers le sud, de 70°N à 50°N, et de 130 mètres (430 pieds) par degré, de 50°N à 30°N. Entre 30°N et 20°S, la limite des arbres est à peu près constante, entre 3 500 et 4 000 mètres (11 500 et 13 100 pieds).

Voici une liste des limites approximatives des arbres dans différentes régions du monde :

À l'instar des limites forestières alpines présentées ci-dessus, les limites forestières polaires sont fortement influencées par des variables locales telles que l'exposition des pentes et le degré d'abri. De plus, le pergélisol a un impact majeur sur la capacité des arbres à s'enraciner profondément dans le sol. Lorsque leurs racines sont trop superficielles, les arbres sont vulnérables au déracinement par le vent et à l'érosion. Les arbres peuvent souvent pousser dans les vallées fluviales à des latitudes où ils ne pourraient pas pousser sur un site plus exposé. Les influences maritimes, telles que les courants océaniques, jouent également un rôle important pour déterminer la distance maximale à l'équateur où les arbres peuvent pousser, ainsi que les étés chauds que l'on observe dans les climats continentaux extrêmes. Dans le nord de la Scandinavie intérieure , l'influence maritime est importante sur les hauts parallèles, ce qui maintient des hivers relativement doux, mais l'influence continentale est suffisante pour que les étés soient bien au-dessus du seuil de la limite forestière. Voici quelques limites forestières polaires typiques :

Les arbres les plus australs du monde se trouvent sur l’île Hornos (56°S), à l’extrémité sud de l’Amérique du Sud. Il n’existe pas d’arbres sur les îles subantarctiques ni en Antarctique. Par conséquent, il n’y a pas de limite forestière continentale antarctique : l’ océan Austral fait office de frontière pour les arbres.

Les îles subantarctiques ( Géorgie du Sud , Prince-Édouard , Crozet , Kerguelen , Heard et McDonald , et Macquarie ) se situent dans le courant circumpolaire antarctique, entre 46,4° et 54,6°S. Bien que le climat de ces îles soit froid et humide avec de longues saisons de croissance, aucune d'entre elles ne possède d'arbres, en raison des vents violents des Quarantièmes Rugissants et des Cinquantièmes Rugissants .

Les forêts de rata du Sud se trouvent sur l'île Enderby et les îles Auckland (toutes deux à 50°S) et poussent jusqu'à 370 mètres d'altitude dans des vallées abritées. Ces arbres dépassent rarement 3 mètres de hauteur et leur taille diminue avec l'altitude, atteignant la hauteur de la taille à 180 mètres. Ces îles ne bénéficient que de 600 à 800 heures d'ensoleillement par an. L'île Campbell (52°S), plus au sud, est dépourvue d'arbres, à l'exception d'un épicéa rabougri, probablement planté en 1907. Le climat de ces îles n'est pas rigoureux, mais la croissance des arbres est limitée par des pluies et des vents quasi constants. Les étés sont très froids, avec une température moyenne de 9 °C en janvier, tandis que les hivers sont doux (5 °C) mais humides.