La production d'oxygène par les plantes par photosynthèse est l'une des fondations de la vie sur Terre : l'oxygène de notre atmosphère (21 % en volume) est presque entièrement d'origine biologique, produit au cours de milliards d'années par les cyanobactéries, les algues et les plantes terrestres. Mais combien de personnes un seul arbre peut-il réellement soutenir avec l'oxygène ? La réponse nécessite quelques calculs et une précision considérable.

Photosynthèse et production d'oxygène : les mathématiques

L'équation de la photosynthèse : 6 CO2 + 6 H2O + énergie lumineuse → C6H12O6 (glucose) + 6 O2. Pour chaque molécule de glucose produite, 6 molécules d'O2 sont libérées. La production nette d'oxygène d'un arbre : il faut distinguer la production brute (photosynthèse totale) de la production nette (photosynthèse moins respiration). La nuit et en hiver, l'arbre respire (consomme de l'oxygène) sans effectuer de photosynthèse. La production annuelle nette d'oxygène d'un arbre dépend de : l'espèce (les arbres aux grandes feuilles et aux longues saisons de croissance produisent davantage), la taille (un grand arbre produit beaucoup plus qu'un jeune plant), et les conditions climatiques (lumière, température, disponibilité de l'eau). Estimation pour un hêtre mature (hauteur 20 m, diamètre de la couronne 12 m, surface foliaire estimée 200-400 m²) : production brute d'oxygène (photosynthèse uniquement) : environ 100-120 kg O2/an. Production nette d'oxygène (photosynthèse moins respiration de l'arbre) : environ 50-80 kg O2/an. Consommation d'oxygène par une personne au repos : environ 500 litres/jour = environ 700 g/jour = environ 250 kg/an. Une personne éveillée et active en consomme 1 à 3 fois plus. Conclusion : un hêtre mature produit de l'oxygène pour 0,2-0,3 personne par an. Pas pour 2 personnes, comme c'est souvent exagéré. Il faut 3 à 5 grands arbres adultes pour produire l'oxygène nécessaire à une personne.

Le mythe des « deux personnes par arbre » et la réalité scientifique

L'affirmation selon laquelle « un arbre produit de l'oxygène pour deux personnes » est très répandue (présente dans les articles éducatifs, les campagnes de plantation d'arbres, les étiquettes de produits écologiques) mais est considérablement surestimée par rapport aux données scientifiques. Comment le mythe est né : certaines anciennes estimations peu rigoureuses (probablement basées sur d'énormes arbres tropicaux ou des calculs qui ignoraient la respiration nocturne et hivernale de l'arbre) ont été répétées sans vérification. Le problème avec les estimations : la production d'oxygène varie énormément selon l'espèce (un eucalyptus tropical produit 5 à 10 fois plus d'oxygène qu'un genévrier alpin), la taille (un jeune plant de 2 ans produit 100 fois moins qu'un arbre mature de 50 ans), et la région climatique (un hêtre en Toscane produit plus du double d'un hêtre scandinave en raison des conditions de lumière et de température). Estimations plus précises pour différentes espèces : chêne mature (100 ans, grand) : 80-100 kg O2/an net = oxygène pour 0,3-0,4 personne. Hêtre mature (50 ans) : 50-80 kg O2/an net = oxygène pour 0,2-0,3 personne. Pin sylvestre mature (30 ans) : 30-50 kg O2/an net. Peuplier de plantation mature (10 ans) : 40-70 kg O2/an net (croissance rapide mais tronc moins dense). Le point le plus important : l'oxygène atmosphérique total est produit à 50-80 % par l'océan (phytoplancton et algues marines) et seulement à 20-50 % par les forêts terrestres. Nous ne risquons pas de manquer d'oxygène (les réserves atmosphériques sont énormes). L'importance des forêts pour la qualité de l'air est réelle mais concerne davantage la purification (absorption du CO2, poussière, polluants) que la production d'O2.

Absorption du CO2 : le vrai service climatique des arbres

Le vrai service climatique que les arbres fournissent n'est pas tant la production d'oxygène (dont les réserves atmosphériques sont stables) mais plutôt l'absorption du CO2, le principal gaz à effet de serre responsable du changement climatique. Séquestration du carbone : chaque kilogramme de bois sec contient environ 0,5 kg de carbone. Pour chaque kilogramme de carbone séquestré, 3,67 kg de CO2 sont retirés de l'atmosphère. Un grand hêtre mature (masse de bois sec environ 2 000-5 000 kg) a séquestré au cours de sa vie 1 000-2 500 kg de carbone = 3 700-9 200 kg de CO2. Taux de séquestration : un jeune arbre en phase de croissance rapide (10-40 ans) séquestre le carbone beaucoup plus rapidement qu'un vieil arbre (qui a déjà atteint sa taille maximale et dont la croissance a ralenti). C'est pourquoi les plantations d'arbres à croissance rapide sont plus efficaces à court terme pour la séquestration du CO2, mais les vieilles forêts ont des stocks de carbone totaux beaucoup plus élevés et plus stables. Carbone du sol forestier : le sol forestier contient souvent plus de carbone que le bois des arbres ! L'humus forestier (composé de matière organique décomposée et de glomaline provenant des champignons mycorhiziens) peut contenir 50-200 tonnes de carbone par hectare : comparable ou supérieur à la biomasse aérienne. L'abattage d'une forêt ne perd pas seulement le carbone des arbres : il perturbe le sol et libère également une partie du carbone du sol. L'estimation du GIEC (2023) : les forêts terrestres absorbent environ 3,6 milliards de tonnes de CO2 annuellement (environ 30 % des émissions annuelles de CO2 humaines). Un service écosystémique d'une valeur incommensurable pour la stabilité climatique.

Les forêts italiennes et le carbone : données et perspectives

Les forêts italiennes couvrent environ 11 millions d'hectares (36 % du territoire national) et s'étendent grâce à l'abandon agricole dans les zones montagneuses et collinaires (la surface forestière italienne a presque doublé depuis 1950). Bilan carbone : les forêts italiennes constituent un puits net de CO2 : elles absorbent plus qu'elles n'en émettent par la respiration et la décomposition. Estimation de l'ISPRA (2022) : les forêts italiennes absorbent environ 40 à 50 millions de tonnes d'équivalent CO2 par an, soit environ 10 à 12 % des émissions totales italiennes. Forêts alpines : les forêts alpines italiennes (Trentin-Haut-Adige, Vénétie, Lombardie, Piémont) renferment le stock de carbone le plus élevé par hectare : les forêts d'épicéas et de sapins des Alpes peuvent contenir 300 à 600 tonnes de CO2 par hectare entre la biomasse et le sol. La menace des incendies de forêt : les incendies de forêt en Italie (en augmentation ces dernières décennies en raison du changement climatique et de la sécheresse estivale) libèrent rapidement le carbone accumulé au cours de années de croissance. Un seul grand incendie peut libérer en quelques jours le carbone séquestré par une forêt pendant des décennies. Le projet ThankYouJill dans le contexte du carbone : chaque arbre planté par le projet contribue à la séquestration du CO2 italien. Un arbre planté aujourd'hui sera un arbre adulte dans 30 à 50 ans : son stock de carbone sera alors significatif. La cohérence temporelle entre l'horizon de la crise climatique (2050-2100) et le temps de croissance des arbres rend les plantations d'aujourd'hui particulièrement précieuses pour le climat futur.

La purification de l'air : au-delà de l'oxygène

La contribution des arbres à la qualité de l'air va bien au-delà de la production d'O2. Les arbres purifient l'air de plusieurs façons. Absorption des polluants gazeux : les feuilles absorbent le dioxyde d'azote (NO2), le dioxyde de soufre (SO2), l'ozone (O3) et autres polluants gazeux par les stomates. La feuille agit comme un filtre chimique actif. L'absorption est plus efficace pendant les heures de lumière du jour lorsque les stomates sont ouverts. Capture des fines particules (PM10, PM2,5) : les feuilles (surtout celles qui sont ridées, velues ou collantes : tilleul, platane, orme) piègent les particules de poussière, la suie et le pollen. Une estimation pour les arbres urbains à Milan : chaque année, les arbres de la municipalité de Milan capturent environ 100 tonnes de fines particules. Réduction de la température et donc de l'ozone urbain : l'ozone troposphérique (un polluant) se forme plus rapidement à des températures élevées. Le refroidissement produit par les arbres urbains réduit la formation d'ozone. Production de composés bénéfiques (COV thérapeutiques) : les terpènes émis par les conifères (pinène, limonène) ont des effets positifs sur le système immunitaire et le bien-être psychologique (déjà abordés dans l'article sur le Shinrin-yoku, Cat. 9.6). Les inconvénients des arbres en ville : certains arbres (peupliers, platanes, bouleaux, graminées ornementales) produisent de grandes quantités de pollen allergène : un coût pour la qualité de l'air au printemps. Le choix des espèces pour la plantation d'arbres urbains doit équilibrer les bénéfices de la purification de l'air avec la production de pollen allergène, la compatibilité avec un sol compacté, la résistance à la sécheresse et la tolérance au sel.