L’Arbre et la Forêt au regard de l’approche systémique

Par Ernst Zürcher

« La pensée systémique associe divers concepts : celui d’ensembles d’éléments interdépendants à ceux de complexité, d’auto-organisation, d’interactivité.

Le principe en est le suivant. Soit un ensemble et ses composants – la pensée systémique considérera que :

• L’ensemble possède des propriétés qui proviennent de l’assemblage lui-même. Il s’ensuit trois conséquences. S’il se défait, les propriétés disparaîtront. Si l’organisation change, les propriétés changeront (bien que les constituants soient les mêmes). L’ensemble ne doit pas être décomposé, car alors il perd ses propriétés.
• Certaines des propriétés des composants sont attribuables aux relations qu’ils entretiennent avec les autres au sein de l’ensemble. Elles ne peuvent donc être connues si on les sépare de l’entité.
• L’ensemble peut et doit être considéré pour lui-même, indépendamment de ses constituants. Il a une existence autonome».

(Citations adaptées de Philosophie, Science et Société – une philosophie pluraliste 2016 / 2018)

L’arbre est un sujet idéal pour comprendre que dans une démarche systémique, il faut partir du tout pour comprendre les parties. Dans une approche fonctionnelle de l’anatomie par exemple, l’organisme donne du sens à l’organe, l’organe donne du sens à la cellule. Il s’agit de comprendre comment, au cours du développement individuel, mais aussi au cours de l’évolution, structures et fonctions interagissent en permanence. À l’origine de l’approche systémique, et / ou holistique, il y a lieu de mentionner les contributions scientifiques décisives de J.W. Goethe (1749 – 1832), basées sur la découverte du processus de métamorphose chez les plantes en vertu d’un plan d’organisation commun, et la description de ce phénomène dans d’autres domaines de la nature.

Comment comprendre les parties de l’arbre ?

Face à ces géants de l’espace et du temps que sont les arbres, la question qui s’impose est en effet la suivante : Quel est leur secret ? Ou, dans une formulation un peu plus scientifique : Quelle est la particularité de croissance ou structure qui permet aux arbres d’atteindre de telles dimensions spatiales ou temporelles ?

Un élément de réponse nous est fourni par la distinction de deux types ou phases de croissance chez les végétaux : d’une part la croissance végétative, c’est-à-dire la formation d’organes tels que tige, feuilles ou racines ne participant pas à la reproduction sexuelle et d’autre part la croissance générative à l’origine des fleurs, fruits et graines.

Alors qu’une plante annuelle – un tournesol par exemple – accomplit son cycle complet « germination – croissance végétative – floraison – fructification – flétrissement / dispersion des graines » entre le printemps et l’hiver suivant, l’arbre va se développer pendant de nombreuses années en mode végétatif seulement. La graine nouvellement germée consacre ses réserves avant tout à la formation de racines, alors que la jeune pousse aérienne de l’année ne dépassera pas quelques centimètres ou au maximum quelques décimètres de hauteur sous nos latitudes. Au lieu de parties florales éphémères, la croissance de la tige s’interrompt par la mise en place de structures d’attente capables de résister aux rigueurs de l’hiver ou de la saison sèche en zones méridionales : c’est la formation des bourgeons. Ceux-ci sont en fait constitués de l’embryon de tige destiné à se développer l’année suivante, comme télescopiquement comprimé, portant les ébauches de feuilles, le tout protégé par un système d’écailles typique pour chaque espèce. Ces bourgeons sont soit terminaux ou pseudo-terminaux suite à l’avortement de la pointe de la tige, soit latéraux ou axillaires, situés à l’aisselle des feuilles.

Ces bourgeons peuvent être considérés comme des graines implantées sur la plante-mère, donnant naissance à toute une colonie de plantes-sœurs individuelles, ajoutant chaque année un étage à l’édifice organique que constitue l’arbre. Ce mode de croissance lui permet d’accéder à la troisième dimension de façon beaucoup plus efficace que les plantes annuelles, et surtout plus durable dans le temps.  La notion de « bourgeon-graine », impliquant celle d’« arbre coloniaire » (en référence au terme de colonie) a été formulée dès le début du 18^esiècle, mais vient seulement d’être développée en toutes ses implications ces dernières années dans les ouvrages de Francis Hallé, spécialiste des forêts tropicales et avocat d’une nouvelle approche en botanique.

Durant toute cette phase purement végétative, qui peut durer chez les arbres de nombreuses années ou décennies, une structure rigide se déployant dans l’espace est mise en place grâce à la formation de couches successives de bois au niveau du tronc, des branches et des racines. C’est comme si l’« impulsion florale et de formation des fruits / graines » était tout d’abord « intériorisée » sous forme de tissus ligneux. Même plus tard, lorsque les arbres ont atteint leur phase reproductive, la formation de fleurs, fruits et graines reste comparativement modeste et généralement pas très colorée, et n’empêche pas que du bois continue à être annuellement formé sous l’écorce. Il est connu que l’un des processus se fait aux dépens de l’autre : lors des années à forte fructification, les cernes du bois sont plus étroits.

Ce mode de croissance par développement d’une colonie de pousses annuelles portée par un même fût et une ramure commune se complique chez de nombreuses essences et se différencie par la suite par des « réitérations » du même modèle architectural de l’arbre au sein de la couronne. En plus de plantes annuelles constituant une « prairie » en périphérie de la couronne, souvent à des dizaines de mètres du sol, on assiste alors à l’émergence de jeunes arbres sur les épaules de l’arbre-mère, amplifiant encore la capacité d’investir l’espace.  C’est ici un phénomène-clef qui amène le botaniste à considérer l’arbre comme « potentiellement immortel », en relevant que les plus grands ne sont pas forcément les plus vieux, la solution du gigantisme n’étant pas compatible avec une durée de vie maximale, l’individu âgé étant alors trop vulnérable.  Relevons ici une belle citation illustrant cette vision de l’arbre :

            « S’il est réellement un être collectif où des générations successives s’échelonnent l’une sur l’autre, l’arbre doit durer très longtemps et ne périt pour ainsi dire que d’une mort accidentelle, puisqu’aux vieux bourgeons en succèdent chaque année de nouveaux qui maintiennent la communauté végétale toujours jeune et toujours riche d’avenir […]. L’individu périt, mais la société persiste ». Jean Henri Fabre, entomologiste, 1876.

L’arbre comme partie d’un tout qui le dépasse

De façon analogue aux bourgeons évoqués plus haut, l’arbre est à la fois un organisme(mais associé à des champignons / mycorhizes) avec une silhouette, une architecture et des caractéristiques morphologiques spécifiques (un chêne est toujours différent d’un bouleau), et organed’un organisme d’ordre supérieur, la forêt. Celle-ci se constitue en associations naturelles d’espèces différentes en interaction. Elle est dotée d’une canopée plus ou moins dense et d’une lisière, le tout constituant une enveloppe délimitant un espace intérieur dont l’atmosphère et le sol se distinguent de ceux hors de la forêt.

À son tour, la forêt est à la fois organisme(on décrit de grands types de forêts et associations non dues au hasard, mais à des conditions de croissance et à des interactions précises) et organed’un organisme d’ordre supérieur : la Terre.  Les découvertes les plus récentes de la géophysique et de la climatologie nous font comprendre la ceinture forestière équatoriale comme organe vital pour l’ensemble de la « physiologie terrestre ».

Il est en effet depuis longtemps connu que les forêts sont un facteur important dans le développement de l’humidité atmosphérique et la formation des nuages. Plus récemment, l’on a découvert qu’elles sont également impliquées, par des émanations dans l’atmosphère de molécules organiques, de particules fines et de grains de pollen, dans les processus de condensation et de chute de neige ou de pluie. Mais au-delà d’un simple recyclage des précipitations au niveau local, les forêts sont à l’origine d’un transfert d’humidité atmosphérique des océans vers l’intérieur des continents, grâce à des cycles répétés d’évapotranspiration –  condensation. L’impact solaire extrêmement intense au niveau de l’équateur est « pacifié », car mis à contribution pour la formation de biomasse, pour le stockage et la circulation de l’eau et la formation de masses atmosphériques humides permettant des transferts de chaleur dans des zones plus froides éloignées de l’équateur. Certains climatologues pensent qu’il pourrait aussi alimenter le célèbre Gulf Stream qui traverse l’Atlantique et tempère les côtes de l’Europe du nord.  La reconnaissance de ce rôle essentiel des massifs boisés va nous amener à réévaluer l’importance des forêts naturelles et la nécessité de les maintenir pour assurer le fonctionnement des régimes hydrologiques terrestres.

Dans ce contexte, la situation actuelle est probablement beaucoup plus critique qu’imaginé jusqu’alors. En effet, certains experts estiment que la forêt amazonienne ne devrait pas passer en-dessous du seuil de 70% de la surface initiale si ce « cœur climatique » doit pouvoir continuer à battre. Le danger réside dans les coupes rases effectuées sur de grandes surfaces, entamant les massifs naturels fermés très riches en eau, dont on sait qu’ils ne peuvent brûler spontanément. Il se forme alors des fronts de coupe exposés à un rayonnement solaire intense, provoquant un dessèchement des arbres mis à nu. Les incendies de forêt peuvent alors être déclenchés, s’auto-alimenter de façon accélérée et devenir incontrôlables. Perspective à long terme si cette tendance suit son cours : une désertification dramatique de l’écosystème le plus vital de notre planète. Ce phénomène a déjà provoqué des ravages en Indonésie et en Malaisie suite aux déforestations à grande échelle au profit de plantations de palmiers à huile. Les conséquences pourraient être bien plus graves encore en ce qui concerne l’Amazonie.

De considérer les arbres comme organes de la forêt et la forêt comme organe de la Terre est donc d’une portée dépassant largement le débat scientifique : c’est d’importance existentielle pour l’ensemble de la planète. Il y a peu de temps encore, l’on croyait que les arbres poussent bien en zone équatoriale parce qu’il y fait chaud et humide – maintenant, nous savons que s’il fait chaud et humideen zone équatoriale, c’est parce qu’il y pousse des arbres sous forme de massifs forestiers denses !

Émergence

« La pensée systémique s’oppose à la pensée analytique qui atomise en éléments simples et recherche des séries causales indépendantes, en tentant une déduction des propriétés du tout à partir de celles des parties « .

Dans ce contexte, le concept d’émergence est particulièrement intéressant : il propose une réflexion sur la vraie nature des synergies, où des propriétés tout à fait nouvelles apparaissent, de façon non déductible à l’aide des parties constituantes.

Une énigme relative à la formation des structures est la suivante : Comment les cellules du cambium, unités de base, sont-elles amenées à fournir les éléments formant des vaisseaux conducteurs longs parfois de plusieurs mètres, constitués de cellules parfaitement connectées entre elles, enveloppés dans exactement ce qu’il faut de tissu de soutien (fibres) et de tissu de réserve (parenchyme) – et ceci d’une façon différente d’une essence à l’autre ? Chez le Chêne par exemple, un vaisseau du bois initial est mis en place de façon simultanée tout au long du fût, constituant un tube ininterrompu d’un tiers de millimètre de diamètre pouvant dépasser les dix mètres de longueur. Ceci correspond à une mise en série simultanée de trente mille éléments cellulaires communiquant par leurs perforations terminales.

Ce type de questions ne concerne plus le domaine des « mécanismes », mais s’adresse au domaine des causes, appartenant à d’autres niveaux d’organisation. Dans ce contexte, mentionnons le concept d’émergence récemment développé.

L’émergence est considérée comme un phénomène qui entre en jeu lorsque des systèmes simples font apparaître, par leurs interactions ou leur évolution, un autre niveau de complexité qu’il est impossible de prévoir et difficile à décrire par la seule analyse de ces systèmes pris isolément.

Ce phénomène se trouve dans tous les systèmes dynamiques comportant des rétroactions. L’une des caractéristiques liées au concept d’émergence concerne les propriétés : à partir d’un certain niveau de complexité et d’organisation des particules matérielles ou des composantes biologiques, des propriétés authentiquement nouvelles émergent ; les propriétés émergentes sont irréductibles, et ne peuvent être déduites des phénomènes de niveau inférieur à partir desquels elles émergent. Dans le domaine de la chimie par exemple, les caractéristiques des atomes d’hydrogène et d’oxygène prises séparément ne permettent pas de prévoir les propriétés d’une molécule d’eau ; encore moins celles d’un agrégat de molécules d’eau dans des structures capillaires, si l’on se réfère aux récents travaux de G. Pollack (2013). De façon plus générale : à partir de la matière inanimée, il n’est pas possible de déduire les caractéristiques du vivant (Kiefer 2007).

En biologie, cette notion d’émergence permet d‘inverser le regard, et de prendre comme point de départ l’organisme – l’arbre par exemple – en tant qu’unité fonctionnelle, constituant un système hiérarchique. En effet, l’organisme est composé d’organes, ceux-ci de tissus ou systèmes cellulaires qui regroupent des cellules à fonction semblable. Les cellules comportent quant à elles des organelles et celles-ci sont constituées de macromolécules. Une protéine est une telle molécule géante, qui possède des propriétés que n’a aucun des atomes qui la composent.

Dans chacun des niveaux d’organisation émergeant de l’organisme, on peut voir à l’œuvre des principes de forme et d’organisation – des « contenus d’information actifs » dans le sens de D. Bohm et D. Peat (cités dans Heusser 2013). Ces principes formateurs (« causa formalis ») structurent la matière, qui doit être vue ici comme conditionnécessaire à leur manifestation et non comme cause premièredu niveau d’émergence supérieur. Dans ce sens, la nature s’organise elle-même « par le haut », par la réalisation de lois gérant les substances tirées d’un matériel qui lui est subordonné ; mais simultanément, elle est dépendante de cette matière, qui représente la condition nécessaire à sa manifestation (Heusser 2013). L’évolution du concept scientifique de « champ biologique » ou morphogénétique vient récemment d’être présentée de façon détaillée par A. Tzambazakis, dans l’ouvrage Fields of the Cell(Fels et al. 2015).

Une belle formule d’un des pionniers de la botanique moderne illustre ainsi cette notion élargie d’émergence et de champ morphogénétique :

« Ce sont les plantes qui forment les cellules

et non les cellules qui forment les plantes »

« Die Pflanzen bilden die Zellen, und nicht die Zellen die Pflanzen »

(H. A. de Bary 1879, cité dans Hagemann 1982).

Implications pour une vraie transition écologique

« La pensée systémique essaye donc de rendre compte des différents ensembles organisés présents dans le monde sans les dissocier. Elle peut être employée dans presque tous les domaines de la connaissance, par exemple pour comprendre le fonctionnement de la société et ses aspirations ».

            Une forêt naturelle, mais également une forêt gérée par l’homme dans le respect de ses équilibres (par exemple la « forêt jardinée ») est un système riche en partenariats, échanges, symbioses, synergies. Un tel fonctionnement est à mettre en opposition à une forêt « régulière », monospécifique et équienne, issue de plantations après des coupes rases de peuplements naturellement mixtes. Dans de tels peuplements artificiels, tous les arbres se trouvent en permanence en situation de concurrence mutuelle, lors de la recherche de l’eau et des sels minéraux dans les mêmes horizons pédologiques. Ceci les rend sensibles aux carences et à l’attaque de ravageurs. De plus, ces peuplements uniformes sont particulièrement sensibles aux sécheresses et aux incendies. Une réorientation est urgente face aux contraintes et défis dus au réchauffement climatique.

Dans ce contexte, il faut relever que le principe de durabilité est l’œuvre dans la foresterie d’Europe centrale. Ce critère fut défini pour la première fois par l’Allemand de Saxe Hans Carl von Carlowitz (1645 – 1714) dans son traité Sylvicultura oeconomica  (1713), s’appliquant à l’époque avant tout à des forêts issues de plantations. De façon plus générale, il stipule aujourd’hui que le volume de bois exploité chaque année dans une forêt donnée, composée de différents peuplements, ne dépasse pas le niveau de l’accroissement moyen du massif pris dans son ensemble. Le moment de chaque prélèvement tient compte de l’évolution dynamique et de la structure du peuplement. Le prélèvement lui-même a pour effet d’activer la formation de bois chez les arbres restants, dans la mesure où il accorde davantage de lumière à leurs couronnes et empêche le peuplement d’entrer dans son stade sénescent final nettement moins productif. Dans sa réflexion sur la forêt en tant qu’organisme et sur le principe de sa gestion durable, le forestier R. Hennig constate : « L’homme ne se trouve donc pas ici face au biosystème ou écosystème ‹forêt›, mais il constitue plutôt lui-même un maillon fonctionnel de ce système, puisqu’il intervient directement dans les processus naturels. D’une part, il assure des fonctions qui, dans le cas de forêts vierges, c’est-à-dire sans intervention humaine, reviendraient à d’autres acteurs ou facteurs organiques tels que champignons ou insectes ravageurs, et abiotiques tels que tempêtes ou incendies. D’autre part il bénéficie du rendement économique de ce qui, sinon, serait prélevé ou détruit par ces autres acteurs fonctionnels ».

Finalement, un nouveau partenariat est possible entre l’homme et les arbres, entre l’agriculture et la foresterie. Le premier pas dans ce sens est de comprendre que l’homme et la nature ne sont pas obligatoirement antagonistes. Par des actions concrètes bien ciblées, nous pouvons devenir (ou redevenir) un facteur de biodiversité (l’étude des paysages bocagers l’a démontré), contrairement à l’idée que la nature ne redeviendrait authentique que si l’homme l’abandonnait à elle-même. Solidarité et coopération s’instaurent alors au-delà d’une compétition exclusive. Encore une fois, nous prendrons pour exemple l’arbre, où il y a complémentarité et échange mutuel entre les racines et les champignons mycorhiziens qui les entourent, au profit de chacune des parties.

            Au niveau de la démarche, il s’agit de passer de l’interdisciplinarité (les académiciens et « experts » restant encore entre eux) à la transdisciplinarité : les disciplines académiques universitaires doivent trouver le dialogue avec les praticiens, les artistes et avec les porteurs de savoirs traditionnels, dont parfois nous ne soupçonnons  même pas le champ d’expérience et les catégories de pensée.

Faire appel à la totalité de nos perceptions

« Appliquée à la science elle-même, la pensée systémique considère le savoir comme un tout ».

En prolongeant cette approche, on ne devrait plus se concentrer sur une application prépondérante de la perception visuelle, mais faire appel à l’ensemble de nos sens et à l’observation consciente de ceux-ci.

Réfléchir aux phénomènes de la nature vivante, expérimenter et comprendre, c’est la mission que se donnent les biologistes, les physiologistes, les botanistes, les forestiers et autres bio-ingénieurs, pour éventuellement trouver d’utiles applications de leurs découvertes. Les pédagogues, les psychologues et les médecins sont en train de mettre au jour des liens inattendus entre le bien-être humain et les arbres, les forêts.

Et maintenant, nous sommes invités à ouvrir encore davantage le champ du questionnement et à nous demander :

• Quand avons-nous touché, palpé un arbre pour la dernière fois, sachant que plus que tout autre sens, celui du toucher nous convainc de la réalité physique d’un être ou d’une chose et nous informe d’une façon subtile sur son état du moment, sa consistance  ?
• Quand avons-nous senti, humé un arbre pour la dernière fois ?
• Quand avons-nous entendu, écouté un arbre pour la dernière fois ?
• Avons-nous peut-être, ne serait-ce qu’une fois, eu l’idée de goûter à un arbre autrement que par ses fruits ?

Et finalement, pourquoi ne pas nous demander :

• Quand avons-nous dessiné un arbre pour la dernière fois ?
• Nous est-il arrivé de rêver d’un arbre et pourquoi ?
• Nous souvenons-nous de l’étrange parfum du terreau forestier qui se développe sous le couvert des arbres ?

Une découverte récente relative à cette dernière question nous montre que la pratique d’une telle approche systémique ou holistique peut avoir des effets de prime abord inattendus. Avec le recul, elle nous révèle que l’objet même de l’étude peut entrer en interaction concrète avec celui qui l’étudie, allant même jusqu’à déclencher des sensations de bien-être :

Un sol riche en matière organique tel que l’humus forestier offre des conditions idéales pour le développement naturel d’une bactérie non pathogène : le Mycobacterium vaccae. Son nom provient du latin vacca(vache), car elle a d’abord été isolée dans des buts scientifiques à partir de bouses de vache. Des tests de laboratoire et des recherches approfondies ont révélé que des compléments alimentaires contenant cette bactérie augmentent la résistance au stress et la faculté d’apprentissage de souris dans les labyrinthes. Au-delà, les scientifiques (M. Ege etal., 2011) pensent qu’elle peut fonctionner comme antidépresseur, car elle stimule la production de sérotonine et de noradrénaline dans le cerveau, nous mettant physiologiquement de bonne humeur !

Ernst Zürcher, Chercheur et ingénieur forestier à la Haute École spécialisée bernoise

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