How do trees grow? Response from the graphical and quantitative analyses of computed tomography scanning data collected on stem sections

Tree growth, as measured via the width of annual rings, is used for environmental impact assessment and climate back-forecasting. This fascinating natural process has been studied at various scales in the stem (from cell and fiber within a growth ring, to ring and entire stem) in one, two, and three dimensions. A new approach is presented to study tree growth in 3D from stem sections, at a scale sufficiently small to allow the delineation of reliable limits for annual rings and large enough to capture directional variation in growth rates. The technology applied is computed tomography scanning, which provides – for one stem section – millions of data (indirect measures of wood density) that can be mapped, together with a companion measure of dispersion and growth ring limits in filigree. Graphical and quantitative analyses are reported for white spruce trees with circular vs non-circular growth. Implications for dendroclimatological research are discussed.

RésuméLa croissance des arbres, mesurée via l’épaisseur des cernes annuels, est utilisée pour évaluer les impacts environnementaux et rétroprédire le climat. Ce processus naturel fascinant a été étudié dans la tige à des échelles variées, en une, deux et trois dimensions. Une nouvelle approche est présentée pour étudier la croissance des arbres en 3D à partir de sections de la tige, à une échelle suffisamment petite pour attribuer des limites fiables aux cernes annuels et assez large pour capturer la variation directionnelle dans les taux de croissance. La technologie appliquée est la tomodensitométrie assistée par ordinateur, qui produit – pour une section de tige – des millions de données qui peuvent être cartographiées avec une mesure de leur variabilité et des limites des cernes de croissance en filigrane. Des analyses graphique et quantitative sont rapportées pour des épinettes blanches à croissance circulaire et non circulaire. Des implications pour la recherche dendroclimatologique sont discutées.