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Bluetooth a vingt ans

Un protocole pour supprimer les câbles

À la fin des années 1990, avec l'irruption de la téléphonie mobile dans la vie quotidienne, les constructeurs cherchent une solution pour supprimer des câbles de raccordement entre le téléphone portable et les oreillettes. ...

La photosynthèse artificielle

CC by U.S. Department of Energy / United Joint Center for Artificial Photosynthesis

Une quête bioinspirée

La photosynthèse est le mécanisme grâce auquel les plantes produisent des matières organiques telles les glucides, en utilisant l'énergie ...

Asthme : pistes thérapeutiques

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Une maladie incurable

En France, l'asthme touche plus de quatre millions de personnes et cause environ 1000 décès chaque année. Généralement de nature allergique (70% des formes d'asthme), l'asthme provoque des difficultés ...

Des métamatériaux aux propriétés étonnantes

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Les métamatériaux constituent un champ de recherche actif, en particulier dans les domaines de l'électromagnétisme et de la mécanique. L'objectif est de conférer à des matériaux des propriétés particulières, en ...

Véhicules autonomes : situation et défis

Les véhicules autonomes font l'objet d'importants efforts de recherche et développement chez les industriels du secteur automobile ou encore chez les géants de la Silicon Valley. Les premiers développements ont commencé dans les années 2000 et aujourd'hui, de nombreuses sociétés ...

Joseph Fourier

Joseph Fourier, l'un des plus grands mathématiciens français, est né il y a 250 ans, en 1768, à Auxerre. C'est l'occasion de revenir sur les découvertes de ce génie des mathématiques et de la physique, qui sont aujourd'hui au cœur des technologies utilisées au quotidien. ...

Les atouts de la voiture électrique

Des impacts à clarifier

Si l'intérêt des véhicules électriques pour la réduction de la pollution de l'air, en particulier dans les villes, est évident, il n'en est pas de même pour ce qui est de sa contribution à la lutte contre le changement climatique ...

fractales et compréhension du monde

Il est coutume, pour décrire un objet fractal, de le rapprocher de la récursivité des poupées russes : tous deux présentent une structure dite hologigogne, c'est-à-dire que leur tout est parfaitement identique à chacune de ses parties. Forgée en 1974 par le mathématicien Benoît Mandelbrot, la notion de fractalisation aura permis la désinence de bien des figures, jusque-là trop irrégulières pour répondre aux normes géométriques traditionnelles. Nombre de phénomènes naturels sont aujourd'hui répertoriés comme fractals compte tenu de leur géométrie autosimilaire : le chou-fleur de variété romanesco par exemple, la fronde d'une fougère, le réseau des rivières, les alvéoles pulmonaires, la structure des invertébrés, des vaisseaux sanguins, des roches, des lignes de côtes, des flocons de neige, etc.  La modélisation par des fractales permet même de mieux comprendre certains phénomènes comme la spongiosité d'un nuage, les turbulences d'un liquide, les éruptions volcaniques, la répartition des exoplanètes jusqu'aux motifs de la queue d'un paon...

Chez l'Homme par exemple, la configuration des bronches, garantit une surface d'échange gazeux particulièrement étendue - la même chose pour les végétaux : la fragmentation régulière des frondes d'une fougère augmente l'efficacité de la photosynthèse ; il a également été démontré qu'entre un chou romanesco et un chou ne présentant aucune fractalisation, l'activité photosynthétique du chou "fractal" était 4 à 5 fois plus élevée.

La radio est un autre domaine d'application : les antennes d'ailes télescopiques rétractables permettent d'occuper un très faible espace tout en maintenant une bonne émission des ondes radioélectriques. Cela étant, le domaine pour lequel la fractalisation est la plus exploitée reste l'imagerie : la fameuse compression d'images informatiques (sous le code JPEG) par exemple, s'articule autour de techniques fractales censées corriger les motifs répétitifs que l'on trouve en photographie.

Les fractales s'appliquent à des domaines tels l'urbanisme, la sociologie, la finance... Les économistes Laurent-Emmanuel Calvet et Adlai Fisher ont ainsi développé des modèles dits "multifractals" à l'intention des entreprises pour évaluer les risques financiers - des sortes d'anticipations de la volatilité des échanges. En effet, il suffirait de regarder les évolutions des cours de bourse, les fameuses courbes « en dents de scie ». Qu'on regarde les courbes sur 10 ans, 5 ans, 6 mois, ou quelques semaines, les propriétés sont bien sûr différentes, mais l'allure générale de la courbe ne varie que très peu. On reconnaît dans ces objets une structure fractale : « ils peuvent être décomposés en fragments dont chacun a la même forme que le tout », comme l'expliquait Mandelbrot lui-même. Par ailleurs, certains n'hésitent pas à invoquer la fractalisation pour expliquer l'étonnante régularité des krachs boursiers - les marchés ayant effectivement tendance à chuter tous les 7 ans.

Mais finalement, c'est bien par leur beauté que ces objets fascinent le plus. Cette science du rugueux, pour reprendre l'expression de Mandelbrot, souvent érigée en symbole de l'élégance des mathématiques, s'est même traduite en courant artistique, baptisé art algorithmique ou simplement art fractal ; cette discipline regroupe des paysages synthétiques formés à partir de l'itération d'une fonction du plan dans le plan ; des animations ; mais aussi des musiques, caractérisées par le fait de répéter les mêmes motifs rythmiques, de façon à ce que chaque élément reproduise le tout.

Publié le 21/02/2018

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Les points forts de l'agroforesterie
L'agroforesterie, en associant les arbres et les cultures, améliore la santé des sols et des écosystèmes, notamment à travers l'atténuation du changement climatique et la résilience face à ses effets.

L'agroforesterie et la transition agroécologique

Le système d'agriculture actuel doit se transformer afin de répondre aux défis de la production agroalimentaire, du climat et des métiers de la paysannerie. Omniprésente dans les pays tropicaux, l'agroforesterie suit la démarche des techniques d'agroécologie avec une gestion des terres qui associe arbres et cultures. Au-delà des agricultures biologique ou raisonnée visant à diminuer l'utilisation des produits phytosanitaires ou des intrants, elle se base sur les principes de l'écologie scientifique en vue de favoriser le mimétisme avec les écosystèmes naturels.

Le principe de base est de choisir le bon couple arbre-culture, de manière à favoriser la complémentarité entre les deux. Des exemples : associer une culture aux racines superficielles à un arbre aux racines profondes, associer une culture à un arbre qui perd ses feuilles lorsque la culture a besoin de lumière, introduire des plantes herbacées dont le cycle de croissance est décalé dans le temps par rapport à celui des arbres auxquelles elles sont associées. Ce couplage est de fait plus complexe que pour une monoculture, ce qui nécessite de faire appel à des compétences et des formations agronomiques poussées. C'est encore plus le cas avec les agroforêts, des associations complexes avec plusieurs espèces d’arbres.

Le choix du couple dépend aussi de la zone agro-climatique, ainsi que des effets bénéfiques souhaités pour le système agroforestier. L'objectif peut être de nature écologique, dans une logique de services écosystémiques. Planter des arbres au-dessus de caféiers, par exemple, leur assure de l'ombrage et enrichit le sol en azote. Les arbres eux-mêmes peuvent fournir une production qui s'ajoute à celle des cultures. Pas seulement du bois, mais aussi des fruits, du fourrage pour les animaux et des substances médicamenteuses. Il existe ainsi une immense variété de couples possible entres les arbres et les cultures, selon l'endroit du monde où l'on se trouve et selon la complémentarité recherchée.

L'agroforesterie et la santé des écosystèmes

Les arbres sont des puits de carbone, puisqu'ils absorbent de grandes quantités du gaz à effet de serre CO2 (dioxyde de carbone). Le carbone atmosphérique est piégé sous forme de matière organique dans la biomasse, d'abord les racines, le tronc et les feuilles des arbres, puis l'humus et la matière organique du sol. Le stockage de ce carbone diminue donc l'effet de serre tandis que les associations agroforestières tamponnent les variations climatiques, ce qui aide les systèmes de production agricole à mieux supporter les chocs climatiques. L’agroforesterie est ainsi classée par les spécialistes du GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) parmi les méthodes de mise en valeur du sol capables de renforcer l’adaptation au changement climatique et son atténuation. Son exemple est de plus en plus cité pour illustrer cette synergie.

La présence d'arbres dans, autour et à proximité des parcelles agricoles contribue ainsi à l'amélioration de la qualité des sols en termes de fertilité et de biodiversité. La couverture et l'enrichissement en matière organique des sols en améliorent les propriétés, de sorte qu’ils retiennent mieux l’eau et les nutriments dont les plantes ont besoin. La présence d'un couvert permanent aide en particulier à lutter contre l'érosion des terres, par exemple en cas de pluies importantes. Si les arbres associés aux cultures fixent l'azote, notamment avec la symbiose entre les bactéries de type Rhizobium et des plantes de la famille des légumineuses, le sol sera également enrichi en azote. De même, le sol peut être enrichi en phosphore grâce à la symbiose mycorhizienne entre des champignons et des arbres.

Dans ces nouveaux paysages de bocages agroforestiers, les arbres créent de l’hétérogénéité. Ils participent à la conservation de la biodiversité et contribuent à l'équilibre des agro-écosystèmes dans lesquels ils s'insèrent. Plantés dans les parcelles, au bord des chemins ou autour des ruisseaux, les grands arbres structurent l'espace rural et font s'inscrire l'agroforesterie dans une démarche à l'échelle du paysage.

Article réalisé à partir d'un entretien avec Emmanuel Torquebiau, chercheur au CIRAD Montpellier et expert en écologie tropicale et agroforesterie.

En savoir plus

L'agriculture de demain, l'alliée du climat ?, sur Sciences en ligne

L'enjeu de la préservation des sols, sur Sciences en ligne

Les billets de blogue d'Emmanuel Torquebiau, sur The Conversation

L'agroforesterie et la recherche agronomique, sur Explorathèque

Arthur Jeannot
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