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Une xylothèque (du grec ancien ξύλον / xúlon, « bois », et θήκη / thḗkē, « armoire, caisse ») est le lieu où est conservée et consultée une collection organisée d'échantillons de bois. Par métonymie, la xylothèque désigne aussi la collection elle-même. Le bois, matériau naturel omniprésent même dans des sociétés fortement industrialisées, peut être étudié sous divers aspects : la xylothèque est ainsi utile non seulement comme référence pour identifier les espèces dans des études de systématique ou d'anatomie, mais aussi en ethnographie, en archéologie, en criminalistique, pour la restauration d'œuvres d'art, pour déterminer la valeur économique des essences ou pour retracer les variations du climat.

Les plus anciennes collections de bois connues sont rassemblées dans des cabinets de curiosités à la fin du XVII^e siècle. De véritables bibliothèques de bois apparaissent au siècle suivant en Prusse et présentent les échantillons comme des livres ou des petits coffrets en bois de cœur et d'aubier, contenant rameaux, feuilles, fleurs et fruits. Les échantillons peuvent prendre des formes très variées. Ainsi, dans le Japon du XIX^e siècle, des collections montrent plutôt une représentation de l'arbre peinte sur une planchette de son bois. Des sculptures en bas-relief et en haut-relief illustrent les essences de panneaux de bois provenant de l'ancien musée colonial de Haarlem. Aux jardins botaniques royaux de Kew, les échantillons de bois récoltés par l'artiste anglaise Marianne North sur tous les continents entre 1871 et 1885 constituent le lambris de la galerie où sont exposées ses peintures. Dans les années 1920, le journaliste américain Rudolph Edgar Block constitue une collection de 1 400 cannes de bois appartenant à 950 essences différentes.

Les premières xylothèques institutionnelles, créées notamment par des musées, des jardins botaniques et des laboratoires de recherche fondamentale ou appliquée, se développent à partir du XIX^e siècle. Leurs collections sont désormais composées de disques ou de tranches de bois, ainsi que de blocs ou de planchettes, accompagnés de coupes fines, de préparations microscopiques, de photos et d'un échantillon d'herbier. Elles sont présentes dans le monde entier et les plus importantes se trouvent en Indonésie, aux Pays-Bas, aux États-Unis, au Brésil et en Belgique.

Dans des conditions trop humides, les échantillons sont susceptibles d'être attaqués par des vrillettes ; bien secs et à l'abri de la lumière, ils peuvent se conserver presque indéfiniment.

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