Étudiants : Timothée de Ferrières Paul « Maurice » Sansot Gaël Sola Projet «rigidité du bois» Évolution de la rigidité du bois juvénile de deux espèces tropicales en fonction de l’ouverture du milieu Étudiants : Timothée de Ferrières Paul « Maurice » Sansot Gaël Sola Encadrants : Paul McLean Julien Ruelle

Introduction Variabilité de la rigidité du bois suivant le milieu : vent (Cordero, 1999), compétition (Waghorn, 2007). Au stade juvénile différence de rigidité du bois suivant l’ouverture du milieu Milieu ouvert Milieu fermé (McLean, soumis) Variabilité inter- et intraspécifique !! GERER Transition !!!!! MAIS peu d’études en milieu tropical, besoin d’une méthode in situ non destructive, rapide et fiable. Influence lumière stratégie de croissance

Objectifs Étudier l’influence de l’ouverture du milieu sur la flexibilité du tronc pour deux espèces. Eperua falcata = caesalpinaceae ; Carapa procera = Méliaceae

Carapa procera (Caesalpinaceae) Eperua falcata = caesalpinaceae ; Carapa procera = Méliaceae Eperua falcata (Meliaceae)

Objectifs Étudier l’influence de l’ouverture du milieu sur la flexibilité du tronc pour deux espèces. Valider la méthode de mesure sur le terrain grâce aux mesures classiques de rigidité en laboratoire. Eperua falcata = caesalpinaceae ; Carapa procera = Méliaceae

Mesure en labo Mesure in situ

Approche expérimentale Mesurer la rigidité du tronc d’arbres juvéniles dans différentes conditions d’ouverture du milieu. Comparer les résultats des méthodes de mesure d’élasticité in-situ avec celles utilisées en laboratoire . Eperua falcata = caesalpinaceae ; Carapa procera = Méliaceae

Plan de l’exposé Matériel et Méthodes : Résultats et discussion : échantillonnage, estimation de l’ouverture du milieu, estimation de la surface terrière, estimation de l’élasticité des arbres. Résultats et discussion : comparaison de méthodes : élasticité, comparaison de méthodes : ouverture du milieu, influence de l’ouverture du milieu sur l’élasticité, influence de la surface terrière. 2 méthodes ouvertures 5 méthodes de mesure

Matériel et méthodes

Matériel et méthodes Échantillonnage: Deux espèces retenues. → Carapa procera N = 16 → Eperua falcata. N = 28 (McLean, soumis) McLean : Choix des essences cause résultats préliminaires, intro -> Carapa, Eperua meme étude. Fermé = Dawkins 1 à 2,5 - Ouvert = Dawkins de 3 à 5 Ouverture du milieu Ouvert Fermé Carapa p. 5 11 Eperua f. 14

→ LMA : masse surfacique des feuilles Matériel et méthodes Estimation de l’ouverture du milieu : Indice de Dawkins → LMA : masse surfacique des feuilles Présentation Dawkins m = masse échantillon S = surface disque n = nb disques

Matériel et méthodes Estimation de la surface terrière Rôle de la densité de tige sur la rigidité des arbres (Waghorn et al., 2007) => Mesure de tous les DHP > 1 cm dans un rayon de 3 m.

Matériel et méthodes Estimation de l’élasticité in-situ : Eglobal

Matériel et méthodes Calcul de Eglobal L = longueur de la poutre, D = DHP

Matériel et méthodes Estimation de l’élasticité in-situ : Elocal Schéma de la mesure Hbm Capteur Hbm Déformation locale mesurée à 1m

Matériel et méthodes Calcul de Elocal F = force appliquée ; l = distance point application force et point de mesure ; e = distance initiale entre les pointes du capteur ; R = rayon de la poutre ; δ= déplacement mesuré

→ Module d’élasticité en flexion 4 points Matériel et méthodes Estimation de l’élasticité en labo : méthode statique → Module d’élasticité en flexion 4 points Comparaison techniques de mesures: ● Jauge (mesure directe) ●Traverse (mesure indirecte)

Matériel et méthodes Estimation de l’élasticité en labo : méthode dynamique Méthode « Bing » Propagation des ondes sonores dans l’éprouvette. Donne le module d’élasticité en fonction de la masse volumique de l’échantillon.

Matériel et méthodes Analyse statistique sous « R » : Régression linéaire ANOVA

Résultats et discussion

Résultats et discussion Comparaison des méthodes d’estimation de l’élasticité : Y = 0,7X R2 = 0,63 Y = 0,69X + 3,5 R2 = 0,32 Y = 1,03X – 0,52 R2 = 0,43 Y en a des qui marchent et d’autres pas et d’autres on pourrait croire que ça marche mais en fait ça marche pas.

Corrélation insuffisante Résultats Récapitulatif élasticité :   Mesure labo Mesure in situ Traverse Jauge Dynamique Locale 1 m globale Corrélation insuffisante Pas de corrélation R² = 0,32 R² = 0,43

Résultats et discussion Récapitulatif élasticité : Mesure statique incompatible avec bois section ronde et tordus (E jauge vs traverse) Mesures in-situ corrélées : fiabilité. R² faible car mesure globale plus influencée par géométrie arbre et enracinement. « Bing » et module local bien corrélés car moins influencés par la géométrie. => Validation de la mesure in situ capteur

Résultats et discussion Comparaison des deux méthodes d’estimation de l’ouverture du milieu : => Subjectivité de l’indice Dawkins

Résultats et discussion Influence de l’ouverture du milieu sur la rigidité

Résultats et discussion Influence de l’ouverture du milieu sur la rigidité Pas de connaissances de l’histoire de l’arbre par rapport au milieu, Difficulté d’échantillonnage (milieu peu contrasté), Faible échantillonnage (tendance sur Eperua à explorer).

Résultats et discussion Influence de la surface terrière sur la rigidité Y = 0,25X + 4,03 R² = 0,21 + compétition => + rigidité : Moins de biomasse pour gagner en hauteur

Conclusion et perspectives

Conclusion et perspectives Incompatibilité du banc d’essai mécanique classique avec des échantillons à section ronde et tordus. Méthode in-situ fiable et non destructive, en particulier capteur Hbm. Pas d’évolution observée de la rigidité en fonction du milieu, mais évolution de la rigidité des carapas en fonction de la surface terrière.

Conclusion et perspectives Meilleure caractérisation du milieu de croissance des individus. Plus grand échantillonnage (légère tendance Eperua). Augmenter le contraste entre les milieux comparés.

Merci de votre attention Merci à tous ceux qui nous ont aidés dans cette étude : Eric Nicolini, Patrick Heuret, Jacques Beauchêne, Koese Soepe. Merci de votre attention

Bibliographie ● Alvarez-Clare, S. (2005) Biomechanical Properties of Tropical Tree Seedlings as a Functional Correlate of Shade Tolerance. Master thesis, University of Florida. 83 pp. ● Brancheriau, L., Baillières, H., Sales, C. (2006). Acoustic resonance of xylophone bars: experimental and analytic approaches of frequency shift phenomenon during the tuning operation of xylophone bars. Wood Science Technology. 40, pp: 96-106. ● Cordero, R.A. (1999). Ecophysiology of Cecropia schreberiana saplings in two wind regimes in an Elfin cloud forest: growth, gas exchange, architecture, and stem biomecanics. Tree physiology. 19, pp: 153-163. ● Dawkins, H.C. 1958. The Management of Natural Tropical High Forest with Special Reference to Uganda. Imperial Forestry Institute. University of Oxford. pp.155. ● Jaouen, G., Alméras, T., Coutand, C., and Fournier. (2007). How to Determine Sapling Buckling Risk with Only Few Measurements. American Journal of Botany. 94, (10). pp: 1583-1593. ● McLean, J.P., Zhang, T., Bardet, S., Beauchêne, J., Clair, B., Thibault, A., Thibault, B. (2009). Some Tropical Trees Produce Juvenile Mature Wood When Growing Under the Canopy. Submited to Annals of Forest Science. ● Waghorn, M.J., Watt, M.S., Mason, E.G. (2007). Influence of Tree morphology, Genetics, and Initial Stand Density on Outerwood Modulus of Elasticity of 17-year-old Pinus radiata. Forest and Ecology Management. 244, pp: 86-92.