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La recherche dendroécologique est basée sur diverses caractéristiques des cernes de croissance des arbres, annuelles et autres. La dendrochronologie disciplinaire « précurseur » a été établie en utilisant les variations de largeur des anneaux comme paramètre pour simplement dater les anneaux et, par conséquent, établir de longues chronologies. Par conséquent, de nombreuses autres caractéristiques, telles que les variations de densité, les concentrations isotopiques ou les caractéristiques anatomiques du bois, sont utilisées pour corréler les anneaux individuels ou leur structure et leur contenu aux paramètres environnementaux afin de mieux comprendre l’impact des conditions environnementales sur la croissance des arbres au fil du temps.
La dendroécologie, ainsi que la dendroclimatologie, ont gagné en importance dans la recherche environnementale, principalement dans la reconstruction des conditions climatiques passées 1,2,3. Pour cela, les anneaux d’innombrables arbres doivent être analysés en détail. Bien qu’il existe certaines techniques pour déterminer la largeur et la densité des cernes des arbres (p. ex., par la technologie des ondes acoustiques4 ou la résistance au forage 5,6), il n’existe à ce jour aucune méthode « non destructive » fiable pour extraire les caractéristiques des cernes des arbres. Pour des analyses très détaillées des caractéristiques des anneaux dans un arbre, ou pour estimer l’accroissement de la surface basale, il serait préférable de couper les disques des arbres d’intérêt7. Cela nécessiterait d’abattre tous les arbres d’intérêt potentiels pour des analyses spécifiques. Compte tenu du grand nombre d’arbres analysés chaque année dans le monde, cette stratégie d’échantillonnage n’est pas réalisable. Indépendamment du gaspillage d’une quantité incroyable de ressources, cette stratégie est tout simplement trop coûteuse. Pour cette raison, l’utilisation de carottes d’accroissement a été établie comme une technique d’échantillonnage standard dans la recherche sur les cernes d’arbres8. L’utilisation de carottes incrémentielles permet une extraction peu invasive des noyaux de bois des tiges, en partant de l’écorce et en atteignant (dans les cas optimaux) la moelle de l’arbre9.
Bien que le carottage cause une blessure à la tige - un trou d’un diamètre de ~ 1 cm - les arbres sont capables de fermer cette plaie grâce à une formation accrue de bois à proximité du trou de noyau. Un inconvénient, en dehors du trou lui-même, est la survenue d’une « zone de compartimentation », une zone autour du trou où les cellules sont remplies de phénols pour empêcher la propagation potentielle de champignons à partir du trou10,11. À notre connaissance, il n’existe toujours aucune preuve que l’augmentation du carottage entraîne une augmentation significative de la fréquence de décomposition des arbres, du moins dans les peuplements forestiers de haute altitude non perturbés pour Picea abies12 et plusieurs espèces de feuillus dans une forêt tempérée13.
Bien que cette norme d’échantillonnage soit appliquée depuis des décennies dans le monde entier, certains problèmes subsistent. L’un d’eux est le fait que les noyaux doivent être pris à la main sans aucun support mécanique, ce qui prend beaucoup de temps et est assez épuisant après un certain temps. Pour faciliter l’échantillonnage, plusieurs stratégies (plus ou moins praticables) ont été testées, comme l’utilisation de tronçonneuses équipées d’un carottier au lieu de la chaîne14,15,16,17. L’utilisation de tronçonneuses a été préférée aux perceuses car ces dernières n’étaient pas assez puissantes; Cependant, cette idée n’a pas pris en raison du poids important de la tronçonneuse et du carburant requis.
Au cours des dernières années, les techniques anatomiques du bois ont considérablement évolué et ont été intégrées dans les études dendroécologiques18,19. Cependant, la capacité d’analyser les paramètres anatomiques du bois sur de longues périodes en coupant des microsections à partir de carottes incrémentielles a entraîné des problèmes inattendus. Fréquemment, les micro-sections prélevées sur les carottes se brisaient en petits morceaux, ce qui rendait impossible la production de coupes cohérentes (Figure 1). Ce problème a été causé par la technique manuelle de carottage des arbres et des carottes peu nettes. La contrainte mécanique exercée sur le bois pendant le carottage a entraîné des microfissures dans le noyau. Ces microfissures n’ont jamais été remarquées lors de l’examen macroscopique des carottes d’incrément, et n’ont donc jamais posé de problème.
Le carottage manuel se fait en plaçant la poignée à l’extrémité arrière du carottier, en appuyant sur la pointe avec le filetage sur la tige et en commençant à tourner la poignée jusqu’à ce que le carottier ait percé un peu plus de la moitié du diamètre de la tige. Ce faisant, la pointe du carottier est (évidemment) fixée dans la tige, mais l’extrémité arrière du carottier tournée par la poignée se déplace toujours latéralement ou de haut en bas, au moins jusqu’à ce que la tête de forage soit complètement vissée dans le tronc, donnant plus de guidage et de stabilité au carottier. En raison de la pression élevée et du mouvement du carottier, les carottes d’incrément sont fréquemment déformées dans le ~5 cm le plus externe (Figure 1). Même si le frottement pendant la rotation est réduit au minimum, un autre processus exerce une contrainte sur le noyau incrémentiel à l’intérieur du carottier. Le carottage manuel ne permet pas un mouvement continu du tranchant du carottier à l’intérieur de la tige. On peut faire un tour complet maximum, avant de devoir s’arrêter pour changer la poignée, puis continuer à percer. Chaque fois que la rotation redémarre, le noyau est légèrement tordu jusqu’à ce que la friction soit surmontée et que la perceuse tourne à nouveau. Ces contraintes mécaniques peuvent provoquer des fissures microscopiques dans la structure des noyaux.
Cette contrainte mécanique est même augmentée lorsque le tranchant du carottier n’est pas tranchant. Un signe visible d’un carottier flou est une surface de noyau inégale, montrant beaucoup de fissures le long de son extension20 (Figure 2). La fréquence d’affûtage dépend de la densité des arbres à carotter et des minéraux ou du sable présents dans l’écorce de l’arbre à carotter. D’une manière générale, il ne faut pas supposer que les nouveaux carottes sont pointus. À ce jour, l’affûtage d’un carottier n’est presque jamais effectué sur le terrain en raison de sa difficulté, car cela doit être fait à la main et nécessite beaucoup d’expérience11,20.
Pour résumer, le carottage manuel et les arêtes de coupe peu nettes entraînent tous deux des microfissures dans les carottes prélevées. À ce jour, ces problèmes n’ont pas été analysés systématiquement et aucune tentative n’a été faite pour trouver des solutions. Cet article présente un protocole pour surmonter ces obstacles en comparant la technique de carottage manuel à l’application d’une nouvelle technique. Nous proposons d’utiliser une perceuse sans fil équipée d’un adaptateur spécial pour un carottier incrémentiel. Nous présentons dans quelle mesure les problèmes sont minimisés lors du carottage d’un arbre, ainsi que l’effet du carottage mécanique continu sur la préparation de longues microsections. Ce protocole comprend la préparation de longues micro-sections à l’aide d’un ruban hydrosoluble comme aide de soutien et une procédure pour affûter les carotteurs sur le terrain.