vignette|alt=Un gros arbre entouré de feuilles mortes et de végétation buissonnante, avec un trou béant à sa base.|Une cavité s'est formée à la base de cet arbre. vignette|alt=Les marges du trou montrent un bourrelet de cicatrisation, soulignant ainsi la réaction de l'arbre à la blessure.|Bourrelet de renforcement sur plaie.
Un arbre creux, appelé aussi arbre à cavités, est un arbre, souvent âgé, vivant ou mort, dans lequel une cavité s'est formée dans le tronc ou les branches.
Ces cavités se forment naturellement chez de nombreuses espèces d'arbres, le bois de cœur interne, ou bois statique, pouvant être dégradé par des champignons lignivores. Il ne s'agit pas d'un signe de fin de vie de l'arbre, les tissus vivants étant situés en périphérie, l'arbre peut encore vivre et se développer tout à fait normalement. Elles sont une caractéristique importante des peuplements forestiers, offrant des ressources ou un habitat pour nombre d'animaux, vertébrés ou invertébrés, et même aquatiques quand le trou contient une réserve d'eau plus ou moins permanente. Elles illustrent aussi l'utilité de conserver du bois mort et des arbres sénescents (en forêt ou ailleurs).
Certains trous peuvent aussi être créés par des parasites (notamment des champignons), des animaux comme les pics, d'autres peuvent être creusés ailleurs que dans de vrais arbres, comme dans de gros cactus (par exemple le saguaro) ou apparaître à la suite d'actions de taille (notamment sur les arbres têtards).
Formation thumb|alt=Un oiseau semblable à un pivert est accroché le long d'un tronc, devant un orifice circulaire.|Pic vert et noir () devant son trou. Les pics peuvent creuser pour nicher à l'abri comme pour trouver leur nourriture et en particulier les larves d'insectes xylophages.
Dans la nature Des cavités se forment à la suite d'un stress physiologique, biotique ou abiotique : tel qu'une rupture de branche par la foudre, l'action d'animaux... ou tel que l'affaiblissement plus général d'un arbre, favorisant le développement de parasites opportunistes (chancres, champignons lignivores et saprophytes...) En outre, les arbres perdent spontanément celles de leurs branches inférieures qui manquent d'ensoleillement (autoélagage, ou étiolement) au fur et à mesure de leur croissance, ce qui expose parfois l'aubier (xylème) de la zone d'insertion de la branche.
Divers organismes saproxylophages peuvent peu à peu dégrader le xylème (l'aubier) ou le bois de cœur (duramen). Le xylème peut être parasité par des champignons, des bactéries et quelques insectes (comme les coléoptères xylophages). La propagation des champignon dans le xylème est cependant limitée par sa forte proportion d'eau qui rend le milieu anaérobique et peu propice au développement des micro-organismes lignivores. Le duramen (dit bois non fonctionnel) est quant à lui plus aisément colonisé (comme la Fistuline hépatique qui provoque de la pourriture cubique). Cette nouvelle considération du développement préférentiel de la pourriture dans les arbres dans le bois non fonctionnel vient rediscuter le parasite des arbres, avec une perception nouvelle de co-évolution des champignons et des arbres comme une normalité dans le vieillissement des arbres.
Les animaux excavateurs, comme les pics, ne peuvent s'attaquer au bois trop résistant de la périphérie du tronc s'il n'a pas été préalablement dégradé par des micro organismes qui permettent aux larves d'insectes de se développer. De nombreux animaux agrandissent alors ou entretiennent ces creux à l'aide de leur bec, leurs dents ou leurs griffes. Certaines cavités peuvent retenir de l'eau et former des dendrotelmes. Les cavités humides, sèches et inondées accueillent des espèces différentes.
La taille des cavités dépend généralement de l'âge de l'arbre et de son état de santé. Par exemple, les eucalyptus développent des cavités à tout moment de leur vie, mais il faut que l'arbre atteigne un certain âge pour que ces cavités deviennent appropriées pour les vertébrés, et qu'il soit encore plus âgé pour profiter aux plus grandes espèces animales. Des arbres taillés par l'homme peuvent développer des cavités plus précocement (notamment pour l'arbre têtard).
Emplacements artificiels
Des animaux ont déjà été observés utilisant des structures artificielles comme des substituts aux cavités naturelles. Par exemple des opossums pygmées dans le tuyau d'un silo à grains, ou des pardalotes dans le tuyau horizontal d'une balançoire pour enfants. Les nichoirs qui sont également spécialement conçus et construits par l'homme dans le but d'aider à la conservation et à l'observation de la faune, comme les nichoirs pour oiseaux ou pour chauves-souris ne sont finalement que des . La taille du nichoir, l'orifice d'entrée et la hauteur de placement peuvent être choisis pour favoriser certaines espèces. Les cavités naturelles sont encore généralement préférées pour la conservation des habitats.
L'Homme et les cavités d'arbres
Pour protéger des arbres à cavités, supposés menacés par des attaques de champignons, bactéries et insectes des fongicides et produits dit "cicatrisants" ont été par le passé appliqués à l’intérieur des cavités. Ces produits ce sont avérés parfaitement improductifs, voire contre-productifs, et toxiques pour beaucoup d'espèces. Dans les années 1980 il n'était pas rare que du béton soit coulé dans des cavités ; une pratique presque abandonnée.
Les récentes évolutions de la compréhension des mécanismes de défense des ligneux , des phénomènes de compensation des structures ligneuses, des stratégies coévolutives des organismes, ainsi qu'une vision plus globale des interactions écologiques propres à ces cavités, tendent à modifier notre perception des enjeux liés à ces cavités.
Par exemple, on sait maintenant que d'un point de vue physiologique, une cavité pleine d'eau favorise un milieu anaérobie, limite le développement des champignons lignivores et peut être intéressante pour la biodiversité.
Les déchets organiques parfois cumulés dans les cavités, types feuilles, bois mort ou déjections favorisent l'apparition de racines adventives qui utilisent cette nouvelle ressource, participent de fait à l'apport carboné nécessaire au végétal pour lutter naturellement contre les stress et parasites (lutte intégrée).
Les solutions curatives parfois encore utilisées (perçage, drainage, curetage...) apparaissent toutes comme contreproductives.
D'un point de vue mécanique, lorsque les végétaux ont les capacités physiologiques de s'adapter à leurs particularités, les réactions par déformations et la prise de diamètre des axes impactés rendent les structures aussi solides, et parfois plus solides, que des arbres indemnes et d'un diamètre moindre.
L'interventionnisme sur ces écosystèmes fragiles et leurs délicates interactions, est aujourd'hui très discuté. La conservation d'arbres à cavités, vieillissants ou tels que les arbres têtards, est aujourd'hui encouragée, pour la protection de la diversité spécifique et globale.
Importance écologique thumb|alt=Un moineau devant son nid dans un tronc|Moineau domestique ) nichant dans un creux d'arbre. La femelle vient nourrir son petit. Le nombre de vieux arbres et d'arbres à cavités tend à diminuer, par l'abandon des pratiques culturelles, et une aversion au risque grandissante. Aussi la conservation de la faune, flore et fonge ou des communautés microbiennes associées aux arbres creux est devenue un problème dans de nombreuses régions du monde. En Amérique du Nord, le rétablissement des populations des merlebleus de l'Est () a exigé la mise en place de nichoirs en raison de la perte de cavités naturelles. La rareté des arbres morts ou creux dans les forêts scandinaves est une menace clé sur le mode de vie des oiseaux indigènes : en Suède, près de la moitié des espèces menacées est dépendante des cavités du bois mort, sous toutes ses formes.
Les cavités des arbres jouent un rôle important mais complexe pour la survie de nombreuses espèces. Ainsi une cavité inondée pourrait favoriser des moustiques vecteurs de certaines maladies (ex : dengue ou encéphalite de La Crosse) mais d'autres cavités ou les mêmes peuvent aussi favoriser des chauves-souris grandes consommatrices de ces insectes. Il est peu probable que les nichoirs puissent se substituer à toutes les fonctions des creux d'arbres naturels, même s'ils se montrent parfois utiles aussi à certains coléoptères saproxylophagesJansson N, Ranius T, Larsson A, Milberg P (2009) Boxes mimicking tree hollows can help conservation of saproxylic beetles. Biodivers Conserv 18: 3891–3908..
On trouve par exemple dans les cavités sèches d'arbres creux ou sénescents ou morts diverses espèces de champignons. Les cavités contenant de l'eau abritent aussi des champignons aquatiques (hydrofonge), qui constituent un véritable micro-réseau de zones humides perchées, formant des écosystèmes particuliersKitching, R.L. (1971). An ecological study of water-filled tree holes and their position in thewoodland ecosystem. Journal of Animal Ecology 40: 281-302 (une étude hongroise y a trouvé quelques espèces de champignons aquatiques et aéroaquatiques, qui y sont communément présents : Alatospora acuminata, Articulospora tetracladia, Camposporium pellucidum, Colispora cavincola (ou Dactylella submersa), Helicodendron paradoxum, Helicodendron westerdykiae , Tricladium castaneicola (ou Tricladium sp.) http://www.fungaldiversity.org/fdp/sfdp/FD12-19-34.pdf, outre Triadelphia hungarica (Révay, 1987) et Colispora cavincola également détectés (Gönczöl and Révay, 1996), Gönczöl a montré en 1976 que les populations fongiques qu’on y trouve varient significativement entre juillet et octobre (alternance de champignons aquatiques et aéroaquatiques). Dans les mêmes habitats de cette région, on a aussi observé Diplocladiella scalaroides, Oncopodiella trigonella, Triadelphia heterospora, T. uniseptata et Pseudospiropes obclavatus. Et les arbres têtards, riches en cavités hébergent aussi une flore épiphyte particulièreMoe B & Botnen A (1997), A quantitative study of the epiphytic vegetation on pollarded trunks of Fraxinus excelsior at Havra, Osterøy, western Norway. Plant Ecol 129: 157–177. Outre les espèces fongiques, une mousse comme Codonoblepharon forsteri a pour habitat obligatoire les suintements tanniques issus des cavités mouillées de Chênes et de Hêtre.
Habitats d'espèces Les arbres creux ou à cavités sont un habitat important pour de nombreuses espèces sauvages qui y forment des assemblages d'organismes souvent très spécialisésSebek, Pavel, Jan Altman, Michal Platek, and Lukas Cizek. 2013. "Is Active Management the Key to the Conservation of Saproxylic Biodiversity? Pollarding Promotes the Formation of Tree Hollows." Plos ONE 8, no. 3: 1-6. Academic Search Complete, EBSCOhost (consulté 2015-11-18).. Ils sont cruciaux quand les autres ressources n'offrent aucun substitut possible, pour des abeilles coloniales par exemple.
Les animaux peuvent utiliser ces creux et cavités comme abris pour la journée ou pour la nuit, ainsi que pour élever leurs petits, trouver leur alimentation, gérer leur thermorégulation, ou encore pour faciliter le comportement grégaire et la dispersion. L'utilisation de ces cavités peut être opportuniste plutôt que forcée, et il est parfois difficile de déterminer la nature d'un rapport entre certaines espèces et ces trous : ce rapport peut varier au sein d'une même espèce selon la répartition ou dépend des conditions climatiques.