Arbre urbain

L'arbre est aussi porteur de charges symboliques, avec par exemple Adam et Ève et l'arbre de la connaissance du bonheur et du malheur[11], ou du bien et du mal selon les formulations ; métaphore diversement illustrée (ici par Lucas Cranach l'Ancien) et interprétée par la glose, l'exégèse biblique et d'autres commentateurs, dont laïques, au cours des âges.

L'arbre d'alignement et d'ornement sont porteurs de charges symboliques et sociales contemporaines[12], mais qui remontent aussi loin dans le temps, au moins à l'Antiquité.

Tout en étant élément de décor et d'aménagement urbain (jardins de Babylone, l'arbre semble avoir dans certaines civilisations été fortement associé à l'image du paradis attendu et/ou perdu, avec néanmoins l’ambiguïté de l'arbre tantôt valorisé comme arbre de vie mais aussi parfois associé au fruit défendu de la connaissance. Cette ambiguïté semble prendre source dans le Livre de la Genèse selon lequel Dieu planta dans le jardin d’Éden deux arbres qui ont suscité de nombreux commentaires « Le Seigneur Dieu planta un jardin en Éden, à l'Orient, et y plaça l'homme qu'il avait formé. Le Seigneur Dieu fit germer du sol tout arbre d'aspect attrayant et bon à manger, l'arbre de vie au milieu du jardin et l'arbre de la connaissance du bonheur et du malheur »[11]. L'arbre médiéval (Arbre de vie et Pâques fleuries[13]…), l'arbre à palabre en Afrique ou les arbres de cimetières dans de nombreux pays (If notamment en Europe) en sont d'autres exemples.

Les tilleuls étaient déjà réputés calmants et capables d'assainir l'air au Moyen Âge. Source de tisanes bienfaisantes, ils étaient plantés en Europe près des hôpitaux et maladreries.
On a récemment montré que chez de jeunes Japonais, quelques dizaines d'heures consécutives (3 jours, 2 nuits) passées en forêt diminuaient significativement la fréquence cardiaque, le taux de cortisol salivaire (hormone de stress), et augmente l'activité du système nerveux parasympathique en inhibant celle du système sympathique (par rapport à l'environnement urbain). Des tests psychologiques faits à cette occasion ont montré que ce stimulus élève les scores de sentiments positifs et diminue les scores en sentiments négatifs (par rapport à des stimuli urbains)[14].

Il existe un lien largement démontré entre le niveau socio-économique des individus et la durée de vie[15] - [16] - [17], mais on a aussi démontré en contexte urbain un lien entre espérance de vie et accès aux espaces verts[18] - [19]), et entre la présence d'espaces verts et le sentiment d'être en bonne santé par la personne[20].

Il est scientifiquement démontré qu'un contexte urbain arboré contribue à diminuer le stress[21] (en augmentant la bonne humeur d'autant plus que la naturalité de ce contexte est élevée, selon une étude récente[22]). Les espaces verts de grande taille semblent plus efficaces pour diminuer le stress[23]

L'ONU via l'OMS, face à une tendance au surpoids et dans un contexte de vieillissement de la population) encourage plus d'activité physique, et une augmentation des surfaces d'espaces verts.

Enfant jouant avec une balançoire suspendue à la branche d'un arbre.

Grimper aux arbres, y jouer développe la coordination motrice (Mid-City, La Nouvelle-Orléans, avril 2009).

L'arbre est un élément important des parcs, squares, berges et lieux extérieurs de détente, de repos et de plaisir ; Il est indispensable à la santé, à l'équilibre psychique et physique des citadins qui apprécient sa présence dans les espaces où se promener, promener les chiens, pratiquer le jogging ou la marche nordique, le cyclisme, etc. Les grands arbres et bosquets, les ambiances forestières et naturelles ont un effet apaisant et sont considérés comme un élément positif du cadre de vie. Leur ombre portée est recherchée dans les régions sèches et chaudes.

Le Conseil de l'Europe a encouragé à augmenter l'offre en espaces verts par habitant, en les ouvrant aussi à plus de naturalité et plus de biodiversité[24].

En France, dès 1973, l’État consacrait le rôle des espaces verts en les reconnaissant comme des équipements structurants d'intérêt public, (avec un objectif d'au moins 10 m² par habitant d’espace vert de proximité ouvert au public et de 25 m² d’espace boisés urbains ou forêts périurbaines). Ces espaces verts sont aussi des atouts déterminant d’attractivité pour les entreprises, zones d'activité, écoquartiers, touristes…

Il existe des arboretums urbains, des jardins botaniques, des collections d'arbres et des vergers urbains qui abritent parfois des espèces devenues rares. Les jardins botaniques et parcs urbains ont aussi été involontairement source de diffusion d'espèces invasives (dont arbres ; « Plus de la moitié des espèces végétales envahissantes du monde se propagent dans de nouveaux habitats via les jardins botaniques » a conclu une récente analyse des évasions végétales historiques[25], surtout dans des années 1800 à 1950 ; la déclaration de St Louis est un engagement, (signé en mars 2011 par 10 seulement des 461 jardins botaniques des États-Unis) qui vise à limiter le risque d’invasion biologique à partir des jardins botaniques.

On parle maintenant volontiers de patrimoine végétal urbain. Ce patrimoine est à inventorier, à surveiller et à entretenir ou à renouveler (exemple : environ 2400 arbres sont annuellement plantés par la ville de Paris dont 1500 remplacent des arbres abattus pour raison de sécurité ou de travaux et « 900 sont plantés pour embellir la ville »[26] ; Paris disposait en 2010 dans les espaces publics intra-muros de 96 500 arbres en bord de rues, 87 500 arbres dans les parcs, jardins, cimetières et environ, 300 000 arbres dans le bois de Boulogne et le bois de Vincennes (1 840 hectares arborés pour ces 2 parcs)[26])[27] - [28]. Les alignements y tiennent une place importante, y compris dans les jardins « à la française », dont celui du Museum.

Une question délicate est celle de la responsabilité face aux enfants. Grimper dans les arbres, jouer sur des troncs couchés… est à la fois formateur et dangereux, un compromis est à trouver pour des raisons de responsabilité, par exemple avec les usagers et avec des solutions différentiées (ex. : arbres sécurisés dans les zones de jeux et très passantes, avertissements, etc.).

Les attentes du public changent : tous les travaux récents montrent qu'aux dimensions de paysage, patrimoine historique, culturel et esthétique s'intègre peu à peu et fortement une nouvelle dimension qui est celle de la biodiversité et de la naturalité ; tant en forêt publique que dans les espaces verts. Le bois-mort, les sous-bois denses, les faciès les plus naturels, la possibilité d'observer des animaux sauvages sont maintenant recherchés et préférés, même en ville, alors que la demande d'une nature artificialisée et organisée est moins appréciée qu'autrefois[29] - [30] Ce changement dans la demande sociale invite les gestionnaires à revisiter leur patrimoine, au regard de la naturalité, de la diversité génétique et de la fragmentation spatiale de ce patrimoine notamment.
Diverses études montrent en outre que l'offre en espaces verts et la typologie de ces espaces et de leurs cheminements a un impact sur les choix d'activités physiques quotidiennes pour les riverains[31].

Facteur de cohésion sociale, l'arbre en coresponsabilité est aussi l'occasion de renouveler le regard des habitants sur leur quartier de promouvoir de nouvelles activités et de susciter de nouvelles relations et sociabilité. L'arbre, dans un processus de renaturation ou de plantations contribue à transformer les perceptions négatives liées à l’histoire et à la réalité économique et sociale de certains quartiers.

Platane, creux, mais encore solide.

L'arbre est d'abord un être vivant, élément important de nombreux écosystèmes, en interaction durable avec de nombreuses espèces. c'est aussi un perchoir et un support pour des épiphytes, champignons lignicoles et plantes grimpantes. C'est enfin un habitat pour de nombreuses espèces de vertébrés (oiseaux, chauve-souris[32] - [33], micromammifères), à tous les âges de sa vie, et dans la rhizosphère, y compris bien après sa mort.

Arbre creux et bois mort sont nécessaires à la vie de nombreux champignons et invertébrés. Ils posent plus de problèmes de sécurité en ville qu'ailleurs.

Des aménagements « en chronoxyles » ou visant à conserver des troncs creux ou fendus, hors des zones où le bois est susceptible d'être pollué par des métaux lourds dans la mesure du possible (pour notamment éviter qu'il ne devienne une sorte de piège écologique, permettent de conserver un habitat pour des oiseaux, mammifères, reptiles ou amphibiens qui apprécient les cavités pour y nicher et/ou hiberner.

En s'inscrivant dans une stratégie de trame verte et bleue urbaine, l'arbre urbain peut faire partie de corridors biologiques, zones-tampons ou gués écologiques. L'écologie urbaine doit cependant intégrer le risque de piège écologique (fréquent en milieu urbain). L'ONU, via la FAO et l'EFUF (European Forum on Urban Forestry), sous l'égide de l'IUFRO[34]) encourage une foresterie urbaine, à (re)connecter avec les réseaux écologiques et autres réseaux verts[35].

Dans le contexte urbain, la multifonctionnalité des boisements peut accorder moins d'importance à la production de bois et beaucoup plus aux aménités et connexions vertes. Par exemple en Allemagne, le parc urbain de Mechtenberg[36] intègre maintenant des zones agricoles, des vergers, des boulevards verts et boisés sauvages situés sur les anciennes friches et voies ferrées (cavaliers) industrielles de la Ruhr. Il connecte 3 grandes villes (Essen, Gelsenkirchen et Bochum), dont certains quartiers utilisent le parc paysage de la vie quotidienne tout en jouant un rôle d'infrastructure verte réunissant des zones agricoles, des friches industrielles renaturées, des sites consacrés à la nature et à l'art, pour le bénéfice de la population urbaine qui peut maintenant profiter de plus de 230 kilomètres de nouvelles voies piétons et/ou cyclables dans le réseau de l'Emscher parc et des sentiers du patrimoine industriel ; L'arbre dans la trame verte urbaine joue aussi un rôle important en régulant les microclimats et le cycle de l'eau[37].

Superposition de la thermographie mettant en évidence les îlots de chaleur urbains et les zones arborées et d'espaces verts. L'évapotranspiration végétale rafraîchit l'air et limite le réchauffement urbain. Inversement, les bulles de chaleur et la pollution acide et particulaire modifient la pluviométrie, jusqu'à plusieurs dizaines de kilomètres en aval des grandes villes[38] - [39] - [40].

L'arbre a un « effet tampon » sur le climat urbain a priori appelé à se réchauffer[41], au point de nécessiter une adaptation des villes à ce changement[42]. Cet effet de l'arbre se traduit de plusieurs manières ;

• Par son ombre estivale, un feuillu poussant entre le soleil et une maison la rafraichit. En hiver, sans feuilles, l'arbre laisse le soleil filtrer et réchauffer la maison[43] - [44] - [45]. Dans les régions chaudes, l'ombrage d'un grand arbre donne une valeur supplémentaire à une maison ou un terrain[46], et inversement en région fraiche ou tempérée une forêt urbaine dense peut priver des riverains de soleil une partie de la journée[47]. En taillant les arbres d'une manière adaptée, ainsi que les buissons proches, il est possible de contrôler l'ensoleillement et l'ombre portée vers les fenêtres ou des panneaux solaires[48] ou de la consommation d'énergie de caravanes et mobilhomes dans une aire de camping[49]. Une haie judicieusement placée protégeant des vents froids mais laissant le soleil réchauffer la maison peut faire diminuer la consommation d'énergie de 30 %[50] - [51] ;
• Par son évapotranspiration le houppier de l'arbre urbain, ainsi que d'autres formes de végétation urbaine diminuent la brutalité des chocs thermiques et pics thermohygrométriques propres aux microclimats des zones urbaines non végétalisées.
  L'évapotranspiration de l'arbre urbain diminue aussi les variations de l'humidité relative et la rosée qui disparaît presque totalement dans les zones urbaines minérales est plus abondante à proximité des arbres. Et elle perdure plus à leur ombre.
  L'évapotranspiration diminue un peu le caractère déshydratant du vent. Or, l'air sec véhicule plus de poussières, de pollens et de particules) ;
• L'albédo des canopées, combinée à l'évapotranspiration modifient les courants (plus ascendants au-dessus des taches boisées et végétalisées), contribuant à aérer la ville ;
• Dans l'infrarouge, les houppiers modifient positivement l'albédo urbaine (avec un effet contraire en été et en hiver pour les feuillus, surtout pour les petites maisons[52] plus ou moins selon l'espèce[53] et selon la persistance de ses feuilles[54]). Ils modifient à la fois l'absorption du rayonnement et le stockage et la réémission de la chaleur ;
• Les buissons et les houppiers des grands arbres modifient la vitesse du vent, ainsi que la forme et la force des turbulences. Les grands arbres augmentent la rugosité de la ville, en la rendant moins dure, permettant le mélange des couches d'air, mais limitant les ré-envols de poussière ; des plantations peuvent ainsi être utilisées par des urbanistes pour contrôler (dans une certaine mesure) les effets du vent en ville[55].

Après le premier choc pétrolier (1973), des architectes ont montré un grand intérêt pour les approches bioclimatiques, et pour l'arbre en tant qu'il régule significativement les microclimats urbains[56] ; D. Nowak parle de biotechnologie pour décrire le boisement urbain (Urban forestry) et ses capacités à améliorer et dépolluer l'eau, l'air le sol, à tamponner les chocs climatiques[57]. L. Kleerekoper[58] parle de ville « climate-proof »[59].

Localement (en zone tropicale), et dans de rares cas (ex. : avec peu d'arbres et plus de 50 % du sol pavé ou imperméabilisé, situation qui correspondait vers 2005 à 1/5^e des parcs de Taipei), une zone boisée peut inversement contribuer à entretenir un îlot de chaleur urbain[60], mais dans la plupart des situations, les arbres le rafraichissent, avec en mi-journée une réductions de la température de l'air d'environ 0,04 °C à 0,2 °C par pour cent d'augmentation de la canopée. Sous des bosquets et arbres isolés sur l'herbe, les températures de l'air en mi-journée à 1,5 m au-dessus du sol peuvent par exemple être de 0,7 °C à 1,3 °C plus fraiches qu'en zone ouverte. Durant la canicule de 2003 dans les « îlots de chaleurs urbains » de Paris intra-muros, il y a eu jusqu’à 8 °C de plus qu'en périphérie.
En été, le rafraichissement de l'air urbain limite la formation de certains polluants (qui se forment sous l'action des UV solaires et/ou d'autant mieux qu'il fait chaud.

Les milieux urbains (et plus encore périurbains), ainsi que les transports motorisés qu'ils induisent contribuent pour l'essentiel (directement, et indirectement) aux émissions de gaz à effet de serre ; L'arbre urbain contribue - dans une certaine mesure - à diminuer la dette écologique des villes en y restaurant des puits de carbone[61].
Les parties aériennes (troncs, branches) constituent un stock provisoire de carbone, éventuellement pour plusieurs siècles. « Plus de 90 % du poids sec des arbres provient de la fixation du CO₂ par photosynthèse »[62]

Pour mieux mesurer ce puits, on a étudié le contenu en carbone des racines de certains taxons d'arbres urbains (tels que Amélanchier, Malus, Pyrus, et cultivars de Syringa (étudiés entiers, excavés à l'aide d'une Air Spade pour des sujets mesurant jusqu'à 20 cm de diamètre[61]). Des équations de prédiction de stockage du carbone total ont été basées sur la hauteur et le diamètre des arbres, mais seulement jusqu'à 20 cm de diamètre pour le stockage de carbone des racines et hors-sol dans ce cas, car au-delà, il est difficile d'excaver les racines) ; En moyenne, les racines de divers cultivars étudiés stockaient aussi du carbone, modestement (0,3 kg à 1,0 kg) pour les plus petits arbres de 3,8 cm à 6,4 cm de diamètre. Le stockage est plus élevé (10,4 kg) pour les diamètres de 14,0 cm à 19,7 cm de diamètre[61] et la moyenne totale de carbone stockée par les cultivars variait de 1,7 à 3,6 kg pour les arbres de moins de 6,4 cm de diamètre à 54,5 kg pour les arbres de plus de 14,0 cm de diamètre. Ces estimations doivent encore être affinées[63], car les données de ces équations s'appliquent principalement à des arbres étudiées en pépinières et aux arbres récemment transplantés, mais on sait par ailleurs que des arbres issus de semis, non déplacés auraient une meilleure production racinaire[61] et la qualité du sol interagit avec les systèmes racinaires, différemment selon les espèces. Le taux de pollution et les conditions de périurbanisation sont aussi à prendre en compte[64] (il faut du temps pour que l'arbre soit en pleine capacité de puits de carbone, et les conditions de croissances des racines sont parfois en ville plus proche de ce qu'elles seraient sur des sols pauvres et rocheux de montagne[65] que dans une forêt de plaine à la même altitude[66].
Enfin, l'arbre urbain feuillu rafraichit l'air en été en laissant passer une partie du soleil en hiver. Ce faisant il limite les besoins estivaux de climatisation et hivernaux de chauffage (qui contribuent aussi à l'effet de serre)[67].

Par rapport aux émissions, ce puits urbain de carbone reste très modeste (hormis pour quelques villes très arborées). Ce puits pourrait devenir proportionnellement plus significatif si des mesures importantes d'économies d'énergies fossiles et en faveur d'un transport moindre et propre étaient prises, par exemple dans le cadre des approches de type Plan climat territorial, Facteur 4 ou Facteur 9, associées à des politiques de revégétalisation et renaturation urbaine.

Alors que l'on a d'abord surtout abordé la question par le sol[63], l'imagerie aérienne et satellitale peut aussi donner des indications en la matière[68] - [63]. À titre d'exemple, Après la correction d'image radiométrique, le stockage (en grande partie provisoire) de carbone par les arbres urbains de Syracuse a été estimé, d'après photo aérienne à 146 800 tonnes de carbone pour 1985, 149 430 tonnes pour 1992 et 148 660 tonnes de carbone pour 1999. La télédétection est alors un outil de prédiction et d'alerte pour les responsables locaux et les gestionnaires des arbres et boisements urbains sur de vastes zones[63]. L'imagerie radar et lidar permet maintenant d'estimer plus finement le volume des houppiers.

Leicester est une ville dense de 306 600 hbts et d’environ 73 km². L’université du Kent a montré[69] que la flore urbaine y stocke 231 521 tonnes de carbone (3,16 kg/m² en moyenne). Les jardins privés en stockent plus que le milieu rural agricole (environ 0,76 kg, soit un peu plus qu’une prairie anglaise (0,14 kg/m²).
Ce sont surtout les grands arbres qui constituent le principal puits de carbone urbain (plus de 97 % de la quantité totale de carbone de la biomasse végétale totale urbaine), avec en moyenne 28,86 kg/m² pour les espaces publics boisés (rares à Leicester où les espaces verts sont surtout engazonnés et pauvres en arbres ; si 10 % de ces gazons étaient plantés d’arbres le stockage de carbone de la ville augmenterait de 12 % font remarquer les chercheurs qui ajoutent que les estimations existantes au Royaume-Uni avaient sous estimé d’un ordre de grandeur l’importance de ce stock urbain de carbone).

La forêt, y compris urbaine ou périurbaine tend à être incluse, de même que l'arbre urbain[70] dans le marché du carbone apparu à la fin du XX^e siècle, à la suite du protocole de Kyoto, parmi les solutions proposées par les économistes au problème du gaspillage d'énergie et de l'émission croissante de gaz à effet de serre[70].

L’oxygène a des vertus désinfectante (on blanchissait autrefois les draps en les étendant au soleil sur l’herbe de prairies. Un homme adulte a besoin de 700 grammes environ d'oxygène par jour (255 kg/an), soit ce que fournissent une dizaine d’arbre en une année (15 à 30 kg par arbre). L’arbre urbain ne produit donc qu’une très faible part des grandes quantités de dioxygène consommée dans les grandes villes, mais l’oxygène natif produit par les feuilles pourrait jouer un rôle sanitaire important pour les arbres eux-mêmes, et à leur proximité, notamment au niveau de la canopée. Par mètre carré d’emprise au sol, un grand arbre en produit beaucoup plus qu’un mètre carré de gazon ou de buisson. En zone froide et tempérée, hormis quelques espèces (houx par exemple) les feuillus n’en produisent plus, mais les algues, épiphytes et certaines lianes (lierre) poussant sur leurs troncs et branche peuvent en produire.
En zone tropicale chaude et sèche, certains feuillus perdent aussi leurs feuilles, mais en été quand l’eau manque (En ville, le risque de feu de feuilles mortes est alors à prendre en compte).

Les arbres d’autant plus qu’ils sont grands, feuillus et insérés dans une large canopée (parc urbain) épurent très significativement l’air de nombreux polluants urbains, particulaires et gazeux[71] - [72]. La taille de la canopée et la distance de diffusion de la pollution sont deux facteurs prédictifs-clés qui influent sur taux d’épuration de l’air. (Ex : -9,1 % des particules en suspension, - 5,3 % du SO₂ et - 2,6 % du NO₂ pour un parc urbain du district de Pudong, à Shangai, ville très polluée)[73]. Même dans les situations d’effet de canyon qui tendent à piéger les poussières et gaz dans les rues, les arbres et la flore dépolluent l’air de manière significative, à condition d’occuper un volume d’air suffisant. Les effets sont significatifs à partir d’une bande linéaire de végétation pas ou peu disjointe sur une bande de 5 m de large[74].
De manière surprenante pour les modélisateurs, et pour des raisons encore mal comprise, la mobilité des feuilles ou l’inclinaison aiguilles de résineux n’a parfois presque pas d’influence sur les processus de captation de particules (processus d’impaction inertielle, d’interception des particules ou de sédimentation/fixation des aérosols, dont radionucléides éventuellement[75]) sur la feuille. Ils s’avèrent plus « efficaces » dans la réalité que ce qu'annoncent certains modèles de mécanique des fluides qui par ailleurs ont plutôt porté sur les canopées forestières qu’urbaines[76] (les aérosols fins (qqs microns) sont 4 fois mieux fixés par des herbes naturelles qu’artificielles[77] - [78]). Le transfert réel de plomb particulaire (vapeur de Plomb-212) dans de vraies feuilles de haricot était - en condition naturelle - 25 % plus élevé que selon la théorie[79], probablement en raison des turbulence, de l’inclinaison des feuilles, de leur forme et structure ou de la respiration de la feuille. Il existe toutefois de grandes variations selon le type et âge de la feuille, son type de cuticule (plus ou moins cireuse, rugueuse, pileuse), l'époque de l'année, l’heure de la journée, l'hygrométrie, etc. Les aiguilles horizontales captent moins de particules fines (jusqu’à -60 %) que celles qui pendent ou sont érigées. Même les branches et pétioles jouent un rôle en fixant jusqu’à environ 10, voire 15 % du total des particules de plomb automobile fixées par l’arbre entier[80]. Différentes plantes se montrent en outre parfois capables de capter et intégrer ou métaboliser des particules ou gaz très différents. Enfin l'arbre dépollue aussi indirectement l'air via le sol qu'il enrichie en bactéries et champignons capables de biodégrader des polluants organiques complexes (certains pesticides, HAP, organochlorés, etc.).

L'arbre urbain contribue (mais essentiellement en saison de croissance pour les arbres à feuilles caduques de zones tempérées) à fortement atténuer la pollution de l'air[81], pour différents polluants tels que les NOX[82], et notamment la pollution azotée. Une étude japonaise (2005) a porté sur l'assimilation de NO₂ radioamarqué par 70 espèces (essences) utilisées en alignements urbains, afin de rechercher les espèces les plus atténuantes de la pollution par le NO₂. Elle a montré que les arbres ont des capacités très différentes à assimiler le dioxyde d'azote (variation d'un facteur 122 entre le taxon le plus efficace (Prunus yedoensis) et le moins efficace (Cryptomeria japonica). Il semble qu'on puisse classer les arbres urbains en 4 catégories de ce point de vue ; ceux qui assimilent bien le NO₂ assimilation et y résiste bien, ceux qui l'assimilent bien, mais avec une faible résistance, ceux qui l'assimilent mal et y résistent mal, et enfin ceux qui l'assimilent mal et y résistent bien[82]. Parmi les 70 espèces étudiées, ces 4 classes comprennent respectivement 13, 11, 35 et 11 taxons. La moitié des arbres urbains testés l'assimilaient mal et y résistaient mal[82]. L'étude n'a pas porté sur les effets d'une exposition à long terme. Elle a montré que pour l'exposition à court terme et avec des doses significativement élevées, les 4 meilleurs épurateurs du NO₂ de l'air étaient tous des feuillus à feuilles larges (Robinia pseudoacacia, Sophora japonica, Populus nigra et Prunus lannesiana, ce qui laisse penser que les arbres à feuilles caduques à feuilles larges pourraient avoir les avantages compétitifs dans ce domaine grâce à une biomasse élevée et une croissance rapide[82]. Mais ils ne sont pas actifs en automne et en hiver. En outre, d’autres essences présentent peut-être aussi des avantages pour d'autres polluants (HAP en particulier).

On a montré par le suivi de monoxyde de carbone radiomarqués (au carbone 14), que les feuilles de certaines espèces de peuvent absorber facilement le CO (plus toxique que le CO₂ pour les animaux). Le CO est absorbé par les plantes le jour (le CO a été transformé surtout en saccharose et en protéines, ou transformé en CO₂). Plus surprenant, il est aussi absorbé la nuit, et presque aussi vite que le jour ; il est alors transformé en CO₂ presque aussitôt et relargué dans l'air.

Avec des variations selon les espèces, les végétaux testés dans un air enrichi de 1 à 10 ppm de CO, ont absorbé de 0 à 0,25 μmole/dm²/heure, de manière grossièrement proportionnelle à la concentration de CO dans l'air, mais sans relation avec les capacités de photosynthèse pour l'espèce.

Le CO n'est cependant pas dénué d’écotoxicité (toxicité pour l'arbre en l’occurrence) : il peut inhiber, voire stopper la fixation du CO₂ dans certaines feuilles[83].

Une végétation « de capacité moyenne » (concernant l'absorption de CO) peut selon les calculs de Bidwell et Fraser « absorber de 12 à 120 kg par km² de terrain et par jour, ce qui est près des valeurs obtenues pour le sol en utilisant des niveaux beaucoup plus élevés de CO »[83].

L'arbre urbain épure l'air, les sols et l'eau de certains toxiques non-biodégradables (plomb de l'essence dans cet exemple), mais ils peuvent être bioaccumulés dans certaines parties de l'arbre et recontaminer l'écosystème à la mort de l'arbre (ici à Dakar, Sénégal).

En 50 ans (de 1950 à 2000, alors que la population mondiale doublait, le nombre de voitures a plus que décuplé[84], et les arbres d'alignements plantés le long des boulevards sont les plus exposés à la pollution par le plomb (limitée depuis l'essence sans plomb) et à une pollution particulaire importante. La pollution atmosphérique particulaire est une cause avérée de mauvaise santé et des valeurs limites de PM10 ont été établies dans de nombreux pays. Grâce à leur feuillage qui occupe un grand volume (grande surface développée) et plus ou moins selon les propriétés physiques et biologiques des surfaces foliaires, les arbres et surtout leur canopée[85] peuvent agir comme des « filtres biologiques, en supprimant un grand nombre de particules en suspension et donc améliorer la qualité de l'air dans des environnements pollués »[86]. Augmenter le nombre d'arbre urbain, et végétaliser les villes conduit à diminuer la pollution particulaire de l'air[86].

La flore strictement épiphyte (non parasitaire, non enracinée dans le sol), lichens et mousses en particulier, jouent aussi un rôle en adsorbant de nombreuses particules et divers gaz (c'est ainsi qu'ils se nourrissent). Les pucerons et leur miellat collant jouent aussi un rôle. La rosée est en grande partie issue de la recondensation de l'évapotranspiration ; il s’en produit très peu dans les environnements urbain les plus minéraux) ; elle joue un rôle important en fixant des particules (non hydrophobes) et des gaz.
La richesse en pollinisateurs – quand elle existe (car on observe un déclin important de nombreux pollinisateurs autrefois communs) - limite la quantité de pollen aéroporté et les teneurs de l’air en pollens pollués ou dégradés qui semblent être plus allergènes que le pollen normal.

Dans les villes chinoises où la pollution est souvent devenue très préoccupante, l'absorption de dépôt sec de particules à partir de l'air par la végétation urbaine est une des méthodes alternative reconnue d'amélioration de la qualité de l'air[87]. Ce « service écosystémique » a fait l’objet d’une première évaluation monétaire[88] : il a été estimé que les espaces verts de Guangzhou (Chine du Sud) contribuaient à ôter de l'air environ 312,03 tonnes de SO₂, NO₂ de particules en suspension, même dans les mois secs de l'hiver alors que la pollution particulaire est la plus élevée[87]. Le « coût de réduction de la pollution » retenu en Chine est faible, il a donc généré une valeur monétaire relativement faible de cet avantage environnemental par rapport à ce qu’il serait dans les pays développés[87]. C’est dans les districts récemment largement boisés que les arbres ont le plus dépollué l’air. Et cette dépollution se fera encore mieux avec la croissance de ces arbres[87]. On a montré à cette occasion que c’est bien l’importance de la canopée (le couvert forestier), mieux que la présence de buissons et d'une strate herbacée qui diminue le plus ce type de pollution. Les auteurs de cette étude ont estimé qu'une diversification de la composition en espèces et la structure de la biomasse végétale, et l'ajout d'espaces verts arborés pourrait encore améliorer ce service, de même que dans d'autres villes et métropoles en développement[87].

Une autre étude (1994) a estimé que les arbres de New York ont ôté de l'air environ 1 821 tonnes de polluants, service estimé à 9,5 millions de dollars[89] À Atlanta c'étaient 1 196 tonnes de polluants épurés, soit un service estimé à 6,5 millions de dollars). À Baltimore, seules 499 tonnes de polluants avaient ainsi quitté l'air cette même année pour un service estimé à 2,7 millions de dollars, avec une élimination de la pollution par mètre carré de couvert forestier pourtant assez semblable pour ces trois villes (New York : 13,7 g/m²/an; Baltimore : 12,2 g/m²/an; Atlanta : 10,6 g/m²/an. Ces taux standardisés de dépollution varient selon les villes en fonction des quantités de polluants, de la surface foliaire totale, de la durée de la saison de végétation, des précipitations et d'autres variables météorologiques. Les grands arbres (sains) au tronc mesurant plus de 77 cm de diamètre ôtaient annuellement de l'air environ 70 fois plus de polluants de l'air (1,4 kg/an) que les petits arbres sains de moins de 8 cm de diamètre (0,02 kg/an[89]).
Le gain de qualité de l'air apporté par les feuilles des arbres a été estimé à New York de 0,47 % pour les particules en suspension, de 0,45 % pour l'ozone, 0,43 % pour le dioxyde de soufre, 0,30 % pour le dioxyde d'azote, et 0,002 % de carbone monoxyde de carbone[89]. Ces chiffres sont des moyennes, mais cette dépollution augmente avec le pourcentage de couverture boisée : Dans les zones urbaines à 100 % couvertes d'arbres, les améliorations de qualité de l'air à court terme (en une heure) par les arbres ont été estimées jusqu'à -15 % pour l'ozone, -14 % pour le dioxyde de soufre, -13 % pour les matières particulaires, -8 % pour le dioxyde d'azote, et -0,05 % pour le monoxyde de carbone (CO).

Les gestionnaires d'arbres urbains doivent relever de nombreux défis car dans l'espace public et hors de quelques grands parcs urbains publics ou privés, ces arbres sont soumis à de nombreux stress qui abrègent fortement leur espérance de vie (ne dépassant généralement pas 30 ans[90]) ;

Les arbres ne pouvant pas se déplacer pour fuir leurs prédateurs et parasites disposent d’une large gamme de moyens de défense. Via l’écorce, les feuilles et les racines, ils sécrètent des molécules dites phytoncides capables de tuer de nombreux microbes et champignons ou de repousser divers parasites. Ils contribuent ainsi à assainir l’eau et l’air qui les baignent, avec des effets positifs pour notre système immunitaire[91] - [92], propriété autrefois utilisés par la médecine des ex-pays de l’Est (Russie notamment) pour soigner certains malades en leur faisant prendre des « bains de forêt »[93] et retrouvée au Japon sous le nom de « Shinrinyoku » avec la confirmation récente que certains de ces phytoncides dopent l’activité des globules blancs humains ainsi que des facteurs anticancéraux[94] dont en renforçant l’expression de protéines anticancéreuses[95]).

Si le sol le permet, les racines de l'arbre s'enfoncent dans le sol et parfois le décolmatent. Les champignons, bactéries, vers de terre et autres organismes associées enrichissent le sol l'aèrent et y facilitent la circulation de l'eau, permettant à la fois l'alimentation des nappes et le maintien de l'humidité du sol (capillarité). L'arbre rend à l'atmosphère une partie de l'humidité qu'il a reçu des pluies et eaux météoritiques.

Les « rideaux d'arbres » ne sont pas de très bons isolants phoniques, mais ils atténuent le bruit et le rendent plus supportable, notamment par l'effet apaisant des chants d'oiseaux et des feuilles dans le vent[96]

Beaucoup d'arbres exotiques ont été introduits comme élément décoratif (ici : Robinia pseudoacacia, également très nectarifère).

Paradoxalement, c'est en ville et en milieu industrialisé où les plantes et pollens sont plus rares que les habitants sont le plus touchés par des « pollinoses » (allergies au pollen, absentes de la littérature médicale avant la révolution industrielle[129]). Ces pollinoses sont depuis en développement régulier, au point qu’un groupe de travail sur la qualité de l’air a proposé de retenir le pollen parmi les polluants de l’air urbain[130] - [131]

• Les enfants urbains sont manifestement de plus en plus sensibles à certains pollens (et à d'autres allergènes)[132]. Divers polluants (dont la fumée de tabac via le tabagisme passif et les particules diesel[133] des pots d'échappement) peuvent y contribuer[134], d’autant plus qu’ils vivent dans des zones où l’air est polluée, ce qui a conduit les chercheurs à s’interroger sur les causes de ces nouvelles allergies[135]. Plusieurs hypothèses sont possibles et éventuellement complémentaires : les pollens sont-ils devenus plus allergènes en ville ? Ou plus nombreux en ville pour certains pollens plus allergènes ? Ou les urbains seraient –ils devenus plus vulnérables ?(plus sensibles ou immunitairement « sensibilisés » ?…par exemple en raison de la présence plus importante d’essences exotiques, ou d’une moindre biodiversité des pollens ? Ou existe-t-il des allergies croisées[136] - [137] et/ou des potentialisations ou une synergie entre des pollens et d’autres polluants ? apparus avec la révolution industrielle (Cf. usage des combustibles fossiles[138]).
• Des études de terrain (épidémiologie) et des expérimentations in vitro (sur les effets de pollens aéroporté et sur l'animal) ont produit des résultats parfois contradictoires et encore mal expliqués, mais laissant penser que l'exposition de certains pollens et/ou de la plante qui les produit à un air pollué modifie la nature biochimique de la cuticule externe (exine) de certains pollens en les rendant allergisants ou plus allergènes[139]. Les polluants oxydants (dont l'Ozone) et acides et oxydes d'azote (plus que le dioxyde de soufre et le monoxyde de carbone) semblent exacerber l'allergénicité du pollen en augmentant la quantité de molécules allergènes à l'intérieur des pollens[139]. Une synergie toxique avec les particules diesel (qui stimulent la synthèse des IgE et des cytokines, ce qui exacerbe les allergies chez les patients prédisposés[139]) semblent également exister. Les pollens déshydratés ou frais peuvent aussi agresser les muqueuses et le système immunitaire comme simples irritants respiratoires, jouant le rôle de facteurs adjuvants dans la réaction immunitaire et allergisante. Dans ce cas la pollution photooxydante serait en cause, plus que la pollution acido-particulaire, expliquant la croissance des rhinites et certaines conjonctivites allergiques. Des sensibilisations à long terme semblent plausibles, mais non prouvées faute d'études épidémiologiques longues[139]. C'est le cas notamment de polluants acides[140].
• De plus, certains polluant (superoxydants, acides) fréquents en ville et dans les paysages industrialisés peuvent contribuer à dégrader la cuticule du grain de pollen. Les molécules sous-jacentes, dont des molécules de défense et protection du pollen, pour certaines allergènes, sont alors susceptible d'entrer en contact avec les muqueuses lorsque le pollen est inhalé.
• Dans les environnements urbains, artificialisés et secs, les pollens ne sont pas fixés par les rosées, mousses, lichens et sols humides. Ils peuvent être plusieurs fois remis en suspension dans l'air et sont exposés à l'abrasion physique et à l’érosion chimique de leur cuticule.
• L'ozone troposphérique peut contribuer à dégrader les pollens. Il est par ailleurs fortement suspecté d'être un sensibilisant des muqueuses qui augmente le risque d'allergie respiratoire.
  De même pour les microparticules perdues par les diesels ; une étude japonaise a montré que les allergiques étaient d'autant plus sensibles au pollen de Cèdre qu'ils vivaient à proximité de plantations et de voies de circulation[141] - [142].
  De plus, en ville les pollens sont moins vite intégré dans le sol (absent ou dégradé), moins emportés par le ruissellement ou moins absorbés par les mousses ou lichens que dans la nature. Ces pollens se dégradent sous l'action de l'acidité de l'air, de l'ozone (superoxydant), d'autres polluants ou pour des raisons mécaniques (dépôts sur les chaussées et trottoirs) en molécules[143] et petits fragments (<2,5 μm, dans la gamme des particules fines dites PM2.5 qui pénètrent plus profondément les poumons et réputées plus allergènes[144]).

L'augmentation du taux de CO₂ de l'air dope aussi la production de certains pollen (ex : + 130 % chez l'ambroisie (particulièrement allergène en France), par rapport à un taux atmosphérique pré-industriel[145], alors que les arbres le diminue.

• Friche urbaine et la biodiversité ;
• Qu'est la biodiversité urbaine ? (La trame verte, l'urbanisme et l'architecture ; avec Nathalie BLANC, Philippe CLERGEAU, Yves CHALAS, Anne-Laure BENOIT, Gaelle AGGERI, Jacques WEBER) par Natureparif.

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• Écologie urbaine
• Renaturation
• Forêt
• Arboriste
• Arbre creux, bois mort
• Arbre fruitier
• Arbre remarquable
• Arbres menacés
• Arbres têtards

• Dossier de sensibilisation à la condition de l'arbre urbain (lien vers le dossier : http://www.metiersdupaysage.com/wp-content/uploads/2011/12/arbre-urbain-25-pc.pdf) : document visuel libre de droit et légalement téléchargeable réalisé par Bernard Blareau afin de sensibiliser les gestionnaires d’arbres et les entreprises à la condition de vie des arbres urbains afin d’orienter leurs choix. Le dossier est argumenté par un comparatif chiffré de la Faculté de Gembloux.