Pourquoi les glands ont-ils des années fastes et des années maigres ?
― Comme si tous les arbres de la forêt s'étaient donné le mot
Même parc, mêmes arbres : certaines années, on ne peut plus poser un pied sans écraser un gland ; d'autres, on en trouve à peine quelques-uns en cherchant bien. Ce n'est pas une question de forme de l'arbre. C'est l'arbre lui-même qui choisit, volontairement, de ne pas fructifier certaines années. Et fait curieux, cette pause se produit en même temps dans toute la forêt.
Un parc, en automne. L'an dernier, on écrasait des glands à chaque pas. On pouvait en ramasser autant qu'on voulait, jusqu'à remplir ses poches.
Mais cette année, sous ce même arbre, le sol est presque vide. L'arbre n'est pourtant pas mort : son feuillage est bien fourni.
En marchant un peu plus loin pour observer un autre chêne, on constate qu'il est vide lui aussi. On comprend alors que ce n'est pas le caprice d'un seul arbre.
Deux raisons principales
Les glands sont un festin pour les souris, les écureuils et les oiseaux. Si l'arbre produisait la même quantité chaque année, ces animaux s'ajusteraient à cette quantité et finiraient par tout dévorer. En ne fructifiant pas certaines années, l'arbre réduit leur nombre. Puis, l'année suivante, il produit d'un coup une quantité énorme : il en reste forcément, que les animaux ne peuvent pas tout manger. Ce surplus donne naissance à la génération suivante d'arbres.
Les fleurs du chêne dispersent leur pollen par le vent. Si aucune autre fleur n'est ouverte à proximité, ce pollen est perdu. Mais si toute la forêt fleurit abondamment la même année, les chances que le pollen atteigne sa cible augmentent fortement. C'est le fait même de se synchroniser qui procure un avantage.
Ces deux raisons semblent distinctes, mais elles partagent la même logique : « produire d'un coup, en une seule fois, rapporte davantage ». Et pour cela, l'arbre dispose à la fois d'une épargne pour accumuler ses ressources, et d'un signal pour se synchroniser avec les autres. Voyons cela dans l'ordre.
Pourquoi fructifier chaque année ferait-il tout dévorer ?
Les souris des forêts élèvent beaucoup de petits les années riches en nourriture, et moins les années pauvres. Autrement dit, le nombre d'animaux dépend de la quantité de glands de l'année précédente. C'est exactement la faille que l'arbre exploite.
Si l'arbre produit une quantité modérée chaque année, le nombre d'animaux se stabilise à un niveau adapté à cette quantité : tout ce qui est produit finit mangé, et il ne reste presque rien au sol. Mais si l'arbre s'abstient plusieurs années de suite, le nombre d'animaux diminue. C'est alors qu'il laisse tomber une quantité massive de glands d'un coup : trop peu de bouches pour tout manger. Le surplus obtient sa chance de germer.
Regardez la figure 1. Les barres représentent la quantité de glands, la ligne pointillée le nombre d'animaux qui les mangent. Ce nombre suit la quantité de glands avec un an de retard. Ce décalage, c'est précisément ce que l'arbre exploite.
Comment tous les arbres d'une forêt se mettent-ils d'accord sur le moment ?
Les arbres ne se concertent pas entre eux. La synchronisation résulte de la rencontre entre un signal venu de l'extérieur et une épargne interne.
Le signal extérieur, c'est la météo. Les bourgeons qui donneront les fleurs se forment l'été précédant la fructification. La température et l'ensoleillement de cette période imposent en même temps les mêmes conditions à tous les arbres d'une région. On pense que la météo de l'été précédent, favorable ou non à la formation des bourgeons floraux, détermine si les arbres fleuriront ensemble l'année suivante.
L'épargne interne, ce sont les réserves nutritives accumulées par l'arbre. Produire une grande quantité de glands consomme énormément de sucres fabriqués par les feuilles et de nutriments puisés par les racines. Un arbre qui a tout dépensé n'a plus les moyens de recommencer l'année suivante. C'est pourquoi une année de forte production est naturellement suivie d'une pause. Les arbres, synchronisés par le signal météorologique, épuisent leurs réserves ensemble et se reposent ensemble. C'est ce qui produit ce cycle qui se répète tous les quelques années.
La partie brune du gland est un fruit recouvert d'une coque dure. Son intérieur est presque entièrement composé d'amidon, une sorte de casse-croûte qui soutient la jeune pousse durant les premiers jours après la germination. C'est justement parce qu'il est riche en nutriments que le gland plaît tant aux animaux — et c'est parce qu'il leur plaît que la stratégie du « débordement » est devenue nécessaire.
Les souris et les geais ont l'habitude d'enterrer les glands pour les stocker. Comme ils ne se souviennent pas de toutes leurs cachettes, une partie des glands oubliés finit par germer sur place. Transportés loin de l'arbre parent, ils bénéficient d'un véritable moyen de déménagement. L'animal qui les mange est donc à la fois un adversaire gênant et un vecteur de dispersion.
En résumé
L'abondance ou la rareté des glands ne reflète pas la bonne ou mauvaise forme de l'arbre. C'est un moyen de prendre de vitesse la croissance des populations animales qui les mangent, et une façon de ne pas gaspiller un pollen porté au hasard par le vent. Si, certaines années, la production déborde, ce n'est pas parce que l'arbre était particulièrement vigoureux cette année-là, mais parce qu'il s'est reposé pendant les années précédentes.
L'arbre a cessé de distribuer un peu chaque année.
Il a choisi de séparer les années de forte production et les années sans production.
Le fait que la météo de l'année précédente détermine la floraison de l'année suivante rappelle beaucoup le mécanisme de la floraison groupée des cerisiers. Ce que les arbres enregistrent année après année est expliqué dans l'article sur les cernes des arbres, et la façon dont les animaux mangeurs de glands passent l'hiver est traitée dans l'article sur l'hibernation.
- Choisissez 2 ou 3 chênes dans un parc ou un sanctuaire proche de chez vous, et notez un détail qui permet de les reconnaître. En automne, délimitez au pied de chaque arbre un carré d'environ 80 cm de côté, et comptez les glands qui s'y trouvent.
- Faites la même chose le même jour pour tous les arbres choisis. Vous saurez ainsi si un seul arbre est particulièrement abondant cette année-là, ou si tous le sont. S'ils le sont tous ensemble, c'est la preuve du mécanisme de synchronisation.
- Notez les quantités et les dates, puis recomptez à la même période l'année suivante. Deux ans suffisent déjà à voir une différence, mais trois années de suite permettent de repérer plus facilement une année de pause. Si les glands ramassés ont des trous, cela signifie qu'ils ont été mangés par des insectes : compter aussi cette proportion peut être intéressant.
Ne déplacez pas inutilement les arbres ou les feuilles mortes, et respectez le règlement du parc ou du sanctuaire. Il est recommandé de reposer les glands ramassés sur place plutôt que de les emporter.
Pour en savoir plus ― vocabulaire, formules et liens avec les programmes scolairesDu collège aux matières spécialisées de l'université, le niveau de chaque partie est indiqué clairement
- CollègeContenu du programme de sciences au collège
- LycéeContenu du programme de lycée (biologie)
- Lycée+Contenu avancé du lycée, ou traité en encadré dans les manuels
- UniversitéContenu non vu au lycée, relevant d'une matière universitaire spécialisée (écologie, sciences forestières)
- RechercheContenu qui n'est même pas enseigné à l'université comme un fait établi, mais qui fait encore l'objet de recherches actuelles
CollègeVocabulaire : ce phénomène porte un nom
- Année de forte/faible production (mast year) : le fait que la quantité de fruits d'un arbre varie fortement selon les années. On parle d'année faste pour les années abondantes, et d'année maigre pour les années pauvres.
- Fructification synchronisée (masting) : le fait que les arbres d'une même région produisent ensemble une grande quantité de fruits la même année. Ce phénomène se répète tous les quelques années.
- Fleur anémophile : une fleur dont le pollen est transporté par le vent, et non par des insectes. C'est le cas des fleurs du chêne.
- Effet de satiété des prédateurs : le mécanisme par lequel une production massive et ponctuelle dépasse la capacité de consommation des prédateurs, permettant au surplus de survivre.
CollègeLycéeVérification par le calcul : combien de glands survivent quand on les produit d'un coup ?
Imaginons une forêt aux chiffres simplifiés. Les symboles utilisés ici ne servent qu'à compter, avec trois unités : « arbres », « glands » et « % ». On suppose que la quantité que les animaux peuvent manger en un an est fixée par la quantité de nourriture disponible l'année précédente.
| Nombre de chênes dans la forêt | 100 |
| Nombre de glands produits par un arbre lors d'une année de forte production | 500 |
| Quantité que les animaux, réduits en nombre après plusieurs années de pause, peuvent manger | 5000 |
| Total des glands produits par la forêt lors d'une année de forte production | 100 × 500 = 50000 |
| Glands restant non mangés | 50000 － 5000 = 45000 |
| Proportion restante | 45000 ÷ 50000 = 0,9 |
| Conversion en pourcentage | 0,9 × 100 = 90 |
Lors d'une année de production groupée, le calcul donne 90 % des glands non consommés, restant au sol. Si l'arbre produisait chaque année une quantité modérée, le nombre d'animaux se stabiliserait en fonction de cette quantité, et la proportion restante serait bien plus faible. Ces chiffres ne servent qu'à illustrer le mécanisme ; ce ne sont pas des valeurs réelles de forêt.
LycéeLycée+Ce que « se synchroniser » signifie vraiment
LycéeLe programme de lycée enseigne que les populations d'espèces différentes s'influencent mutuellement dans leurs variations d'effectifs. Le nombre de prédateurs réagit à la quantité de nourriture avec un temps de retard. Tant que ce décalage existe, l'espèce qui fournit la nourriture peut tirer avantage de faire varier sa production.
Lycée+Chez les fleurs pollinisées par le vent, les chances de fécondation augmentent avec la quantité de fleurs ouvertes en même temps dans les environs. Une année où peu de fleurs s'ouvrent, le pollen comme les pistils risquent d'être gaspillés en grande partie. C'est pourquoi, plutôt que de lisser la production, alterner pics et creux peut, sur toute la vie de l'arbre, maximiser le nombre total de graines produites.
UniversitéGestion des ressources et synchronisation à l'échelle régionale
En écologie universitaire, ce phénomène est expliqué comme la combinaison d'un mécanisme d'épuisement des réserves accumulées par l'arbre et d'un signal commun, la météo. Le premier facteur seul produirait des cycles décalés d'un arbre à l'autre. C'est l'ajout du second qui permet d'expliquer comment les pics et les creux d'arbres éloignés se synchronisent, faisant fructifier toute une région la même année. Mesurer la force de cette synchronisation à travers l'espace, et la distance sur laquelle elle se propage, constitue aussi un sujet de recherche en sciences forestières.
RechercheCe qui n'est pas encore clairement établi
- Quel est le signal réellement déterminant ? La température de l'été précédent, les écarts de température, la quantité d'ensoleillement, la quantité de pluie : plusieurs candidats existent. Il est également possible que le facteur déterminant varie selon la région ou l'espèce d'arbre.
- Le seul épuisement des réserves suffit-il à tout expliquer ? Des recherches mesurant les flux de nutriments à l'intérieur des arbres progressent, mais certains cas rapportés montrent que les seules variations de réserves n'expliquent pas entièrement la durée des cycles.
- Que deviendra ce cycle avec le changement climatique ? Certains estiment que l'augmentation des années chaudes pourrait réduire l'amplitude des alternances entre années fastes et maigres, ou la rendre irrégulière. Les répercussions sur les populations animales, et sur la forêt en général, restent encore un sujet d'étude à venir.
Autrement dit, le contenu de cet article aussi n'est qu'une « explication dans l'état actuel des connaissances ». La question de savoir pourquoi cette synchronisation se produit n'est toujours pas tranchée, malgré de longues années d'observation.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / Unité | Partie correspondante de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences・Reproduction des êtres vivants et équilibre de la nature | La relation numérique entre prédateurs et proies |
| Lycée | Biologie・Populations et communautés biologiques | Le décalage dans les variations d'effectifs |
| Lycée+ | Biologie・Modes de reproduction et adaptation | Le pollen transporté par le vent et l'avantage de la floraison synchronisée |
| Université | Écologie・Sciences forestières | La gestion des réserves et la synchronisation à l'échelle régionale |
| Recherche | Écologie forestière・Relation entre climat et êtres vivants | La nature du signal et l'impact du changement climatique |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Les années où les glands sont rares, on dit que les animaux sauvages descendent plus souvent des montagnes vers les villages. Restez attentif aux informations diffusées par les municipalités et les préfectures, munissez-vous d'objets sonores en forêt, et suivez les consignes locales. |
- Forestry and Forest Products Research Institute (森林総合研究所) (enquêtes et explications sur les années fastes et maigres de fructification des Fagacées)
- Kelly, D. « The evolutionary ecology of mast seeding », Trends in Ecology & Evolution, 1994.
- Koenig, W. D. et Knops, J. M. H. « Scale of mast-seeding and tree-ring growth », Nature, 1998.
- Crone, E. E. et Rapp, J. M. « Resource depletion, pollen coupling, and the ecology of mast seeding », Annals of the New York Academy of Sciences, 2014.
- Ministère de l'Environnement du Japon (環境省) (informations sur les apparitions de faune sauvage et les mesures associées)
※Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Les chiffres présentés sont des approximations destinées à faciliter la compréhension du mécanisme. Pour toute observation en extérieur, respectez les règles du lieu ainsi que les consignes des autorités locales et des gestionnaires du site.