Participants : Claude Lobry, Hervé Elmoznino
Si la modélisation de la croissance des arbres individuels et des forêts aménagées est bien maîtrisée, il n'en est pas de même des forêts naturelles. En effet, la sylviculture est un enjeu économique depuis des siècles (en particulier en raison des besoins en bois de la marine), alors que ce n'est que récemment que la nécessité d'une meilleure compréhension des mécanismes de régénération de la forêt naturelle s'est manifestée, en raison notamment des problèmes liés à la désertification et à l'effet de serre. Les mécanismes à l'origine de la régénération d'une forêt sont à peu près compris au plan qualitatif : des événements tels que la chute d'une branche, d'un arbre, ou la destruction d'une surface importante (en général par le feu) créent des ouvertures où de jeunes pousses en attente peuvent croître à leur tour. La compétition va s'installer entre les différentes espèces et va conduire à des prédominances successives. Le problème est que les temps caractéristiques, dans le cas des forêts naturelles, sont si longs (de l'ordre du siècle), que l'observation directe est longue (évidemment !) et surtout pauvre en raison de la difficulté à maintenir des dispositifs expérimentaux pendant des siècles.
Une façon d'aborder la question est la suivante : l'observation d'une forêt naturelle montre qu'elle n'est pas un mélange au hasard de différentes espèces d'arbres. Des agrégats, des régularités, des textures différentes sont visibles et quantifiables. Cette texture de la forêt est le résultat d'une croissance compétitive entre des espèces qui ont des cycles de vie différents, ou même, à la limite dans le cas d'un peuplement monospécifique, d'un équilibre nécessaire entre les jeunes et les vieux. Il est clair que les cycles de vie, expression temporelle de la dynamique, sont responsables de la texture observée. Nous avons donc un problème inverse a résoudre : quel type de dynamique temporelle (difficilement observable) est responsable de telle texture observée ? Cette démarche a déjà donné des résultats dans des cas simples. Il est possible de relier des ondes observées dans des forêts naturelles de pins de montagne à la durée de la croissance de ces pins, la longueur d'onde étant proportionnelle à la durée de vie.
Les automates cellulaires offrent un cadre de pensée utile pour aborder ces questions. La richesse des structurations spatiales engendrées à partir de règles simples est spectaculaire et reproduit (parfois) des structurations observées. Notre objectif est de répondre à diverses questions du type suivant :
-- Conditions pour qu'il y ait extinction.
-- Conditions pour qu'il y ait des structures périodiques.
-- Conditions pour que les structures engendrées ne soient pas ``cristallines''
-- Relations quantitatives entre une `` longueur de dispersion'' et la périodicité d'une structure ou la taille d'agrégats.
Pour certaines de ces questions nous savons répondre par des
théorèmes, pour d'autres nous savons expliquer les résultats
observés en simulation par une ``théorie'' au sens des physiciens
et enfin pour certaines questions, nous explorons la dynamique du
système par des expériences systématiques. Nous profitons pour
ces expériences de la rapidité d'exécution que nous offre la
C.M., tant qu'elle est disponible.
De plus, des travaux de modélisation ont été effectués lors d'une mission en Guyane avec Sylvie Gourlet, chercheur à Sylvolab.