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Le Frêne commun accueille de nombreuses espèces d'insectes et d'oiseaux et parfois de mammifères.
Les samares mûres sont très appréciées des oiseaux granivores (verdier, gros-bec, casse-noix, bouvreuil) mais aussi des écureuils. Les rameaux et les bourgeons des jeunes frênes font le régal de la martre et la fouine. Lorsqu’avec l’âge le tronc du Frêne devient creux, notamment lorsqu’il s’agit d’un « têtard », (tronc taillé à environ 2 mètres de haut et surtout présent dans le bocage), il accueille alors une faune cavernicole particulièrement riche (écureuil, mais aussi ses prédateurs). Lorsque les trous sont plus petits, huppe et mésange peuvent y nicher. Le Frêne est un hôte recherché par les chouettes (chevêche, hulotte, effraie) ou les moyens ducs.
Largement fendu, le têtard collecte de grandes quantités de matière organique fraîche qui attirent insectes et micro-organismes, lesquels s’emploient à transformer ces déchets végétaux et animaux (déjections diverses) en un humus particulièrement riche. Le Frêne est un remarquable « arbre ressource » dont profitent quantités d’insectes (une cinquantaine d’espèces, parmi lesquels 17 lui sont exclusivement inféodés) : suceurs de sève, mangeurs de feuilles, de bourgeons, de fleurs ou de fruits, ceux qui se réfugient sous l’écorce, tandis que d’autres logent leurs œufs ou leur cocon dans ses crevasses protectrices. Heureusement, le Frêne est solide, et peut compter sur le secours des oiseaux qui le fréquentent assidûment. Parmi les hôtes dangereux, on peut citer le cossus, dont la larve pénètre profondément par le tronc pour s’y développer ; le frelon qui grignote littéralement l’écorce jusqu’à faire périr les jeunes arbres ou certains rameaux. L'arbre attaqué réagit par une production nouvelle d’écorce dont le but est de reboucher les trous, mais si la cicatrisation n’est pas assez rapide, l’arbre peut casser sous un coup de vent violent. Moins dangereux, le charançon du Frêne (Streonychus fraxini), un coléoptère, qui se nourrit au printemps des tendres bourgeons et des feuilles, retardant d’autant le développement de l’arbre. De nombreuses variétés de lépidoptères (papillons), rendent aussi visite au Frêne. Et il apparaît incontournable de mentionner la célèbre cantharide, petit coléoptère vert métallisé si étroitement associé au Frêne parfois renommé Cantharidié.
Les feuilles vertes tombées à terre en automne se décomposent très rapidement. Cette litière riche en éléments minéraux améliore le sol, produit de l'humus et abrite de nombreux micro-organismes.
Le frêne contribue à la stabilisation de pentes menacées par des mouvements de terrain et tout particulièrement à celle des berges de torrents et rivières. Son réseau racinaire étendu et dense fixe les talus de rives et permet ainsi d'éviter qu'elles ne soient érodées et emportées par l'eau
Il aime les sols fertiles qui favorise la micorhization :
bien qu’il s’adapte à tous les sols sains, le frêne a une préférence
pour les terres riches, profondes et fraîches, qu'elles soient neutres, acides (pH 5 à 5,5) ou calcaires. Une alimentation en eau suffisante pendant la saison de
végétation est indispensable à son bon développement. Il trouve son optimum dans
les fonds de vallées ou dans les sols limoneux profonds, aérés et frais ; il ne supporte pas les sols engorgés, mal
drainés ou asphyxiants, ni les sols présentant du calcaire dès la surface. Il craint la sécheresse
et les gelées printanières qui provoquent l’apparition de fourches.