Le bois

Fleurs d’arbre

Pour obtenir une nouvelle plante en général et un arbre en particulier, il est nécessaire en principe, d’obtenir la germination d’une graine. Cette dernière est contenue dans un fruit issu d’une fleur (pépin-pomme-fleur du pommier) à condition qu’elle soit fécondée. Certains disent : « mais les arbres n’ont pas de fleurs ». C’est bien injuste de penser ainsi car, c’est grâce aux arbres, que la sexualité des plantes fut découverte.

En effet, en 1715, Sébastien Vaillant, un botaniste, remarqua que le pistachier du Jardin des Plantes, arbre qui existe encore de nos jours, était le seul arbre qui ne produisait jamais de fruits malgré la présence de fleurs. Il découvrit alors un deuxième pistachier dans un jardin voisin qui restait lui aussi désespérément stérile. Vaillant observa que ces deux arbres possédaient des fleurs d’un type différent. Il eut alors l’idée de déposer du pollen des étamines du pistachier du Jardin des plantes sur le pistil de l’autre arbre situé dans le jardin voisin : des fruits se formèrent alors. Il mis ainsi en évidence une reproduction sexuée qui existait à partir des fleurs.

On découvrit alors que les végétaux et notamment les arbres avaient une sexualité.

Concernant les arbres, certains comme le cerisier ou le poirier possèdent des fleurs banales : des sépales, des pétales bien développés et souvent colorés, des étamines et un pistil, ces éléments étant situés sur la même fleur et avec les éléments reproducteurs (étamines et ovaires) au même stade de maturité.

Bois.Mais d’autres comme les pins ont des fleurs de deux sortes : les unes, femelles (présence d’un pistil), situées à l’extrémité d’un rameau et les autres mâles, à la base des mêmes rameaux. Ces fleurs sont groupées en grand nombre et constituent des cônes.

Bois. Cone femelle.Les cônes femelles sont petits, de couleur rougeâtre avec sur un axe central des écailles fixées en spirales qui portent à leur face supérieure deux ovules : ce sont les plantes à graines nues ou gymnospermes.

Bois. Cone male.Les cônes mâles, plutôt jaunâtres, sont groupés en un assez grand nombre sur un petit rameau. Chacun porte aussi sur un axe des écailles qui supportent des sacs d’où s’échappent par des fentes de nombreux grains de pollen. L’écaille correspond donc à une étamine. Chaque cône est aussi une fleur mâle.

De même, pour obtenir des graines, il faut que les grains de pollen des fleurs mâles fécondent les ovules des fleurs femelles mais cette fécondation n’est pas aussi simple. Certains arbres portent des fleurs à la fois mâles et femelles comme le châtaignier, le hêtre ou le chêne mais la partie mâle est mûre avant la partie femelle. Le grain de pollen doit donc attendre la maturité de l’ovule. Ceux qui ont des fleurs d’un seul sexe doivent confier la semence mâle soit au vent (dans ce cas, les grains de pollen seront nombreux), soit aux insectes (il faudra alors les attirer en émettant parfois de subtils parfums).

Ainsi, nos arbres mais aussi d’autres plantes ont une imagination débridée pour assurer leur reproduction sexuée sans oublier que d’autres ou les mêmes assurent leur propagation par une reproduction asexuée : un rameau cassé tombant sur le sol peut être à l’origine d’un bouturage ou le simple contact d’une frêle branche peut conduire à un marcottage.

Les arbres fleurissent-ils chaque année ?
Non, car pour produire fleurs, fruits et graines, l’arbre doit faire de grandes dépenses énergétiques. Il doit donc être vigoureux et avoir des quantités suffisantes de matières nutritives. Ainsi, chênes, hêtres, noyers ne donnent des graines que tous les quatre à dix ans et les arbres de hautes montagnes n’en produisent que rarement.

De la photosynthèse au bois

Si vous coupez un arbre dès les premiers jours du printemps, immédiatement la base qui se trouve au sol, se couvre d’un liquide visqueux. Le bûcheron vous dira que la sève monte déjà à cette période de l’année en abondance et pourtant l’arbre semble bien encore dans sa léthargie hivernale. En fait, l’usine chlorophyllienne est prête à tourner à plein régime.

La photosynthèse, comme chez toutes les plantes vertes, grâce à la lumière, casse les molécules d’eau qui ont été acheminées vers les feuilles et associe l’hydrogène de l’eau au dioxyde de carbone pour fabriquer des sucres puis de l’amidon et chez les arbres de la lignine qui compose le bois.
Mais comment en arriver là ?

Structure du bois
Comme chez beaucoup d’êtres vivants, les arbres sont constitués de différents types de cellules qui sont assemblées dans le bois et l’écorce suivant une véritable architecture dont le plan diffère d’une essence à l’autre, ce qui confère à chaque espèce des propriétés différentes.

Chez une plante herbacée, le volume de la tige est presque définitivement déterminé par le nombre de cellules élaborées par le bourgeon terminal mais chez les espèces arbustives, le diamètre des parties pérennes peut être accru chaque année par des assises génératrices dont le cloisonnement répété engendre de nouveaux tissus.

Les spécialisations cellulaires

Toute cellule provient du cloisonnement d’une cellule antérieure qui, elle-même se cloisonne et donne une nouvelle cellule. L’ensemble de ces cellules identiques forme un tissu qui peut contribuer à donner naissance à de nouvelles cellules. C’est le principe du fonctionnement des méristèmes végétaux.
Mais chez les arbres, généralement une cellule dès sa naissance augmente de volume, modifie ses proportions et sa membrane subit d’importants changements dans sa structure et sa composition chimique, ce qui entraîne la mort de la cellule.

Bois. Coupe du tronc. Cliquer pour agrandir l'image.Coupe transversale schématique de la tige et fonctionnement de l’assise cambiale

C’est l’originalité de ces végétaux de contenir un nombre considérable de cellules mortes mais qui continuent à intervenir activement dans le fonctionnement de la plante grâce à la rigidité de leurs membranes qui seules subsistent car elles sont transformées chimiquement par adjonction d’une substance plus résistante et moins altérable : la lignine.

Quand les parois s’épaississent fortement, les cellules constituent des tissus de soutien qui donnent la rigidité aux organes. Si l’allongement se fait parallèlement à l’axe de la tige, on obtient les fibres du bois qui donnent au bois sa résistance mécanique. Certaines de ces cellules lignifiées allongées possèdent des ponctuations chez les résineux, ce sont des trachéides. Chez les feuillus, ces cellules allongées ont leurs cloisons qui disparaissent à leurs extrémités. Alors apparaissent des tubes, véritables canalisations parallèles à l’axe de la tige : ce sont alors les vaisseaux conducteurs de la sève, des structures mortes, certes, mais qui assurent la pérennité de l’arbre.

Le cambium

Une coupe transversale d’un tronc d’arbre ou d’une branche montre deux régions distinctes : le bois et l’écorce à l’extérieur. Elles se séparent facilement car entre les deux se trouve une couche de cellules qui cède facilement si on réalise une traction. Cette couche est faite des cellules cambiales ou cambium. Elle apparaît très tôt dans la vie de l’arbre et ne disparaît qu’à sa mort. Cette structure donne vers l’intérieur des cellules qui se spécialisent en vaisseaux conducteurs de la sève brute à l’origine du bois et vers l’extérieur en vaisseaux conducteurs de la sève élaborée ou liber. Intercalées au milieu des cellules cambiales normales se rencontrent des séries verticales dont le cloisonnement donne des lames de tissus qui demeurent vivants longtemps : les rayons ligneux dans le bois et les rayons libériens dans le liber.

Les vaisseaux du bois

Ce sont de véritables tuyaux faits de cellules mortes allongées et juxtaposées dont les parois sont lignifiées où circulent l’eau et les sels dissous pris dans le sol. Ils communiquent avec leurs voisins par des ponctuations diverses. Leur diamètre varie d’une espèce à l’autre. Ils sont pratiquement visibles à l’œil nu chez le chêne mais on les distingue à peine à la loupe chez le merisier. Pour une même espèce, le diamètre des vaisseaux peut être grand dans le bois formé en début de saison et devenir plus faible dans le bois de fin de saison. C’est une essence, dans ce cas, à bois hétérogène (chêne, frêne, …). Dans le cas contraire, où le diamètre des vaisseaux varie peu du début à la fin de saison, on parle de bois homogène (hêtre, peuplier).


Bois. Plan ligneux resineux. Cliquer pour agrandir l'image.Bloc diagramme schématique montrant l’organisation du plan ligneux des essences résineuses


Bois. Plan ligneux feuillus. Cliquer pour agrandir l'image.Bloc diagramme schématique montrant les éléments du plan ligneux des essences feuillues

Les fibres du bois

À côté des vaisseaux conducteurs et des rayons ligneux existe une autre catégorie complémentaire des précédents : ce sont les fibres du bois faites de cellules très allongées et très lignifiées. Leur paroi peut-être épaisse, elles confèrent alors au bois une grande solidité : c’est le bois dur (chêne, châtaignier, hêtre …) Si elle est mince, le bois est tendre, c’est le bois blanc (bouleau, peupliers …).

L’importance pratique de cette structure
Les cernes annuels

Le fait que l’accroissement en diamètre de nos arbres soit saisonnier donc discontinu est à l’origine de vaisseaux de diamètres différents : ce phénomène se matérialise par l’existence de cernes dont la conséquence est d’apprécier à quelques années près l’âge de l’arbre abattu (il suffit de compter les cernes). C’est un moyen aussi pour le forestier, en examinant la largeur des cernes de connaître la vitesse d’accroissement d’une forêt. Plus la croissance est active, plus les cernes sont larges.

Bois. Cernes. Cliquer pour agrandir l'image.Les cernes visibles sur un arbre abattu.

L’orientation des éléments ligneux est utile à connaître car les propriétés mécaniques des bois diffèrent en fonction de cette disposition qui aura des conséquences sur le mode de débit et sur les possibilités de résistance de ce bois.

Les bois qui possèdent des fibres longues et solides, abondamment imprégnées de lignine sont des bois de construction. Ceux qui ont des fibres très longues peuvent servir à l’élaboration du papier, car par leur longueur, elles donnent une certaine cohésion à la pâte. Par des débits bien choisis en ébénisterie, la disposition des fibres donne de multiples effets décoratifs.

Signification de cette structure
L’arbre ne fabrique pas tous ces éléments pour l’homme. Ils sont simplement nécessaires à sa survie. Devant renouveler chaque année ses vaisseaux conducteurs, en fabriquant de la lignine à partir des sucres et de l’amidon, il stocke ainsi de l’énergie que l’homme utilise au cours de la combustion par exemple. Si l’homme n’intervenait pas, l’arbre pourrait avoir une vie éternelle. Malheureusement ce bois est attaqué par la pourriture et le cœur de l’arbre va donc pourrir et disparaître. Il n’est rien d’autre qu’un cadavre recouvert d’une mince peau vivante : l’assise génératrice mais il reste vivant. Il est néanmoins fragilisé et risque de s’abattre sous son propre poids, sinon il pourrait vivre des milliers d’années à condition encore de ne pas être victime d’autres maladies, d’incendies ou d’intempéries.

Précisons encore que l’incessant va-et-vient entre les racines et les feuilles ne consomme pas l’énergie stockée dans l’édifice. Pour hisser la sève brute des racines à la cime culminant parfois à plusieurs dizaines de mètres, l’arbre utilise le phénomène d’évaporation qui crée une simple succion pouvant tirer une colonne d’eau à 60 m en une heure. Si la température n’est pas assez élevée pour provoquer l’évaporation, ce sont les racines qui réalisent une osmose en faisant un appel d’eau à partir des ions puisés dans le sol, la sève brute étant alors poussée vers le haut. Pendant les six premiers mois de l’année, un chêne peut ainsi « sucer » 100 tonnes d’eau soit 225 fois son poids.

Concernant la sève élaborée formée dans les feuilles, c’est un deuxième réseau qui l’achemine.

Dans toute la plante, l’écoulement étant assuré par un gradient de pression créé par une différence de concentration des substances dissoutes.

Ainsi, ces deux réseaux qui véhiculent les sèves brute et élaborée, en se renouvelant chaque année, permettent d’affirmer que l’arbre est bien une source d’énergie renouvelable.

La sylviculture

La forêt française s’étend sur 14,5 millions d’ha soit un peu plus d’un quart de la surface totale de la France (55 millions d’ha). Elle se répartit pour 10,6 millions d’ha en forêt privée (73 % de la surface, 3,8 millions de propriétaires) pour 1,8 millions d’ha appartenant à l’État. À ces surfaces, il faut ajouter 2,7 millions d’ha dont les propriétaires sont les 11 000 collectivités locales.

La France par la surface de ces forêts occupe le 3e rang des pays de l’Union européenne après la Finlande et la Suède.

C’est une forêt en expansion : elle s’accroît de 30 000 ha par an. La récolte annuelle est de 47 millions de m³, avec une production biologique de 85 millions de m³.

Trois grands types de traitements existent et ils ont eu une importance plus ou moins grande suivant les époques.

Dès le XIIe siècle, les rois de France confient à des gardes forestiers, le soin de procéder aux coupes de type taillis sous futaie, système qui existe de nos jours mais qui, selon les spécialistes est économiquement périmé.

L’aménagement consiste à diviser le massif en 20 à 30 parcelles égales comprenant un taillis âgé de 0 à 30 ans selon l’âge des coupes et un étage d’arbres dominant le taillis d’âges différents et donc de diamètres différents.

Taillis sous futaie
Bois. Taillis sous futaie. Cliquer pour agrandir l'image.Chaque année, le forestier coupe le taillis d’une parcelle désignée. Ce taillis peut constituer l’affouage qui est très recherché dans certaines communes. L’office national des forêts procède au martelage de la futaie à abattre en maintenant un équilibre dans la parcelle au niveau des essences précieuses. Ce procédé permet aux collectivités d’assurer une production de bois de feu versée, en général, aux habitants et une production de bois noble, source de revenus pour la collectivité.

Depuis déjà de nombreuses années, ce système tend à être abandonné et la nouvelle gestion repose sur le principe de la futaie régulière.

Futaie régulière
Bois. Futaie reguliere. Cliquer pour agrandir l'image.On élimine systématiquement le taillis, on supprime progressivement les éléments de la haute futaie dès qu’une glandée (cas du chêne) a assuré la pérennité. La parcelle se trouve alors recouverte d’arbres ayant sensiblement le même âge. Ils se développent en ayant des diamètres homogènes, presque calibrés et très recherchés par l’industrie.
Perchis
Bois. Perchis. Cliquer pour agrandir l'image.Au cours du développement, des éclaircies sont pratiquées et à maturité, les arbres sont progressivement éliminés en veillant qu’un semis se soit développé pour assurer la prochaine récolte.

Cette technique appliquée en forêts communales soulève des réticences au niveau des collectivités car le passage d’un système à l’autre est extrêmement long et il faut modifier les mentalités car les propriétaires sont en général inquiets en raison de la lenteur d’une telle transformation.

Actuellement dans les forêts publiques, 6 % des parcelles sont traitées en futaie, 8 % en taillis ou taillis sous futaie et 2 % sont au stade de la conversion. 9 % ont des traitements divers ou sont sans plan de gestion.

La structure d’un arbre

Bois. Structure d'un arbre. Cliquer pour agrandir l'image.L’arbre se divise en trois parties, soit les racines, le tronc et le houppier. La majeure partie du bois d’œuvre provient du tronc. Si on pratique une coupe transversale du tronc, on identifie trois zones distinctes qui sont l’écorce, l’aubier et le duramen ou bois parfait. L’écorce se décompose elle-même en deux parties. L’enveloppe externe protège l’arbre des agressions, tandis que le liber, la partie interne, achemine la nourriture de l’arbre. Juste derrière l’écorce se trouve le cambium, le bois nouveau qui recouvre chaque année le tronc et les branches d’une pellicule continue et assure ainsi la croissance de l’arbre. Une incision jusqu’au cambium sur toute la circonférence du tronc est fatale pour l’arbre. La zone suivante s’appelle l’aubier ou bois imparfait. Partie vivante de l’arbre où circule la sève, c’est la région la plus exposée aux attaques fongiques.

Après l’abattage, les champignons y trouvent un milieu de croissance idéal. Sur certaines espèces, la zone de transition entre l’aubier et le duramen est très nette, sur d’autres, elle est très difficile à distinguer. En fonction de cette caractéristique, on parle d’aubier différencié ou non différencié. Le duramen est l’ancien aubier qui s’est asséché de sa sève. Ce bois de cœur ou bois parfait forme l’ossature de l’arbre et fournit une magnifique matière première aux constructeurs de navires.

Le débitage du bois

Bois. Debitage. Cliquer pour agrandir l'image.Une fois en possession de vos billes de bois, il faut les débiter aux différentes dimensions conformes à vos besoins. Il s’agit d’une étape cruciale. Par souci d’homogénéité mécanique des éléments de la structure du futur navire, on cherche, autant que possible, à obtenir des pièces de bois dont les cercles de croissance sont de même taille sur toute leur longueur. Il faut se méfier des grosses pièces longitudinales qui ont tendance à se fendre si elles sont faites de demi-cœur. Enfin, il faut prévoir que le séchage du bois va restreindre l’épaisseur de la planche sciée.

Il existe plusieurs manières de débiter le bois.

Le débit sur quartier engendre des pièces de bois sur le droit fil, ce qui procure également l’avantage de diminuer le retrait au séchage ainsi qu’une plus grande force structurelle dans les assemblages. Ça complique par contre la tâche du scieur et ça occasionne plus de perte.

Le débit sur faux quartier permet également d’obtenir des rayons d’égale longueur, mais pas exactement sur le droit fil.

Le débit sur plot est la coupe préférée des scieurs car c’est la plus rapide. On débite la bille horizontalement en planches parallèles. Avec ce type de coupe, on obtient deux plateaux sur le droit fil, si on prend la précaution de trancher la bille par son centre lors de la coupe initiale.

La carie ou pourriture du bois

Bois. Carie.La carie du bois est aussi inévitable que la mort et le grand défi est de savoir comment la retarder le plus longtemps possible. Il y a deux sortes distinctes de carie. La première est une infestation de l’arbre sur pied et la seconde survient après son abattage. Nous allons parler de la seconde puisque le bois infesté de son vivant est exclu de la construction navale.

Dès l’abattage s’installe une course contre la montre pour éviter l’infestation du bois par les spores des champignons présents dans l’air. Lors de l’abattage du bois en hiver, l’action cryptogamique est nulle ou presque. On profite de cette période de grâce pour sortir rapidement de la forêt les arbres abattus (ceux qui restent sur place après le dégel courent le plus grand risque) et on procède au débitage sans délai. On prend soin par la suite de stocker les pièces de bois sur des aires de séchage propres, où l’on ne retrouve aucune trace de bois pourri.

Les effets nocifs des champignons cessent dès que la teneur en humidité du bois baisse en dessous de 2 %, raison pour laquelle on doit mettre en place de bonnes conditions de séchage le plus rapidement possible. Ils sont cependant prêts à recommencer leur action destructrice dès que les conditions d’entreposage se dégradent. Des mesures avec un hygromètre sont indispensables pour connaître le taux interne d’humidité, et ce, surtout avant de recouvrir le bois d’un agent protecteur. Un traitement sur un bois insuffisamment sec (un taux d’humidité de plus de 2 %) a l’effet désastreux d’enfermer l’humidité à l’intérieur du matériau.

Il existe toutes sortes de champignons. Les moins dangereux provoquent une décoloration de l’aubier. L’ennemi public numéro un s’appelle la mérule pleureuse. Elle est capable de traverser des matériaux comme le béton, et elle n’a aucun mal à infester intégralement un bateau ou un édifice. Elle a réussi, à elle seule, à anéantir plus de la moitié de la flotte de l’amiral Nelson et à provoquer l’effondrement du toit du Parlement britannique! Ce fléau n’est pas réservé qu’aux habitants de la Grande-Bretagne. Les atmosphères humides sont très favorables à sa propagation, les bateaux en faisant malheureusement partie.

Le séchage du bois

Bois. Sechage.Le séchage est le seul et meilleur moyen de protéger le bois des agents destructeurs et de le valoriser en augmentant ses qualités mécaniques. Après avoir classé le bois par dimension, on dispose la première planche à 30 cm du sol et on empile les pièces sous abri étanche, sur une largeur n’excédant pas 2 mètres. Plus le bois est mince et plus il doit être soutenu à ses extrémités. Entre chaque planche, on insère une latte de bois dur d’une section minimale de 2,5 cm à 5 cm. Ces lattes permettent une bonne circulation d’air (un des facteurs clé d’un bon séchage) et doivent être rigoureusement alignées les unes au-dessus des autres. Le temps nécessaire au séchage à l’air est variable en fonction des essences de bois. À titre d’exemple, des planches de résineux de 5 cm d’épaisseur, entreposées au mois de février, atteignent le taux de 2 % d’humidité au mois de juillet. Une pièce de bois de 10 cm d’épaisseur met 2 ans à sécher.
Maison du Bois et de la Forêt
Bois. Maison du Bois à Marmilhat. Cliquer pour agrandir l'image.Bois. Maison du Bois à Marmilhat. Cliquer pour agrandir l'image.Bois. Maison du Bois à Marmilhat. Cliquer pour agrandir l'image.

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