Diversité génétique de caractères adaptatifs
La diversité est indispensable dans les populations naturelles, car plus le brassage génétique, via la reproduction sexuée est important, et plus l’espèce aura de chance, après sélection naturelle, de trouver des individus adaptés aux conditions du milieu. Les différents indicateurs de diversité étudiés sont les suivants :
Sexe
Le peuplier noir est dioïque
. Ce caractère est facile à observer au printemps, grâce aux inflorescences colorées, de grande taille et à leur apparition avant les feuilles (voir identification de l’espèce). 
Le caractère mâle ou femelle est sous contrôle génétique. C’est particulièrement important pour la survie de l’espèce, car pour se reproduire, le peuplement naturel doit présenter des individus mâles et femelles.
Phénologie de la floraison
A ce premier principe, doit s’ajouter un second. Pour former des graines, les floraisons des individus mâles et femelles doivent être synchrones. L’évolution du bourgeon à fleur a été définie en cinq stades phénologiques (sexe mâle
, sexe femelle) qui correspondent à différents stades de développement de la fleur. Ces stades de phénologie peuvent apparaître à des dates très variables d’un arbre à l’autre. Il existe en effet dans la en nature une variabilité très importante des dates de floraison. Et il n’est pas rare qu’en peuplement naturel, deux individus (l'un mâle et l’autre femelle) ne puissent se reproduire du fait d’un décalage trop important de leur floraison. Cette date de floraison est sous double in fluence environnementale (déclenchée par une somme de températures au printemps) et génétique (un individu de floraison précoce sera toujours précoce toute sa vie). Comme le caractère précédent, celui-ci est facile à observer au printemps.
Seuls les individus de sexe femelle produiront des graines cotonneuses 6 à 8 semaines après fécondation. Il existe également pour cette étape de libération des graines une variabilité très importante (de début mai pour les individus femelles précoces à fin juin pour les individus femelles tardifs).
Phénologie de la feuillaison
De façon identique au caractère précédent,
il existe au printemps, une variabilité très importante de dates de développement du bougeon végétatif au printemps qui donnera la feuille.
Chute des feuilles à l’automne
A l’automne, il existe une grande variabilité dans la date de la chute des feuilles. Il n’est pas rare qu’en peuplement naturel, deux individus voisins se distinguent clairement : l’un a perdu totalement ses feuilles alors que l’autre est encore entièrement feuillé.
Architecture
En hiver, il est possible d’observer une grande variabilité dans la forme des arbres (angle de branches, largeur et forme du houppier, présence de fourches, etc.).
Cette diversité dans les peuplements naturels fait la spécifité des paysages ligériens. Mais ces caractères sont visibles principalement au printemps, à l’automne et en hiver. La meilleure façon de visualiser la diversité des peupliers noirs n’est donc pas en été !
