Les abeilles et les guêpes utilisent les mêmes astuces de construction de nid malgré une évolution indépendante

Les scientifiques ont découvert que les abeilles et les guêpes ont indépendamment développé des techniques architecturales remarquablement similaires, malgré leurs origines évolutives diverses et les matériaux distincts qu’elles utilisent pour la construction.

Les deux espèces partagent une pratique commune : la création de cellules hexagonales. Mais ce qui est encore plus intrigant, c’est leur approche cohérente pour résoudre un défi de construction complexe qui se pose lorsqu’une structure hexagonale parfaite ne peut être réalisée.

Semblable à la façon dont les requins et les baleines ont développé des structures corporelles analogues pour s’adapter à leur environnement aquatique, les abeilles et les guêpes construisent des cellules hexagonales pour leurs nids. Cette configuration offre un équilibre optimal entre résistance et espace de stockage tout en réduisant le besoin de matériaux de construction.

Cependant, une cellule hexagonale parfaite ne peut pas toujours être construite, en particulier lorsque les deux espèces doivent accueillir des hexagones de tailles différentes dans une seule feuille de peigne.

Objet de l’étude

Certaines espèces d’abeilles mellifères et de guêpes construisent deux tailles d’hexagones distinctes : les plus petites cellules abritent les ouvrières, tandis que les plus grandes accueillent les faux-bourdons et les reines. Cet écart dans les tailles de cellules soulève un problème architectural important. Comment ces deux hexagones de tailles différentes peuvent-ils s’intégrer parfaitement dans une seule feuille de peigne ?

Pour enquêter, les chercheurs ont rassemblé des images de nids du monde entier qui représentaient à la fois des cellules ouvrières et reproductrices dans le même peigne. L’équipe était dirigée par le Dr Michael L. Smith, professeur adjoint au Département des sciences biologiques de l’Université d’Auburn et membre affilié de l’Institut Max Planck pour le comportement animal.

En appliquant un logiciel personnalisé, les experts ont méticuleusement extrait les mesures par cellule d’un nombre impressionnant de cellules, atteignant 22 745.

Ce que les chercheurs ont découvert

L’étude a révélé que chez des espèces comme Metapolybia mesoamerica, il n’y avait pas d’énigme architecturale à résoudre, car les cellules ouvrières et reproductrices étaient de taille identique. En revanche, des espèces comme Apis andreniformis présentaient un défi important, les cellules reproductrices étant jusqu’à 2,7 fois plus grandes que les cellules ouvrières.

Grâce à cette enquête sur dix espèces, Smith et son équipe ont trouvé un schéma commun : à mesure que l’écart entre les cellules ouvrières et reproductrices augmentait, les insectes ont commencé à construire des cellules non hexagonales. Il s’agissait principalement de cellules à 5 et 7 côtés construites par paires, avec la cellule à 5 côtés créée du côté ouvrier et la cellule à 7 côtés du côté reproducteur.

Le modèle est apparu chez toutes les espèces d’abeilles et de guêpes qui ont dû faire face à la variation de la taille des cellules. Cette observation était fascinante, compte tenu de l’affinité reconnue de ces insectes pour les structures hexagonales.

Les abeilles et les guêpes sont arrivées à la même conclusion

S’appuyant sur leurs découvertes, l’équipe a développé un modèle mathématique prédisant le nombre de cellules non hexagonales à incorporer en fonction de la différence de taille de cellule.

Les chercheurs ont découvert que certaines espèces surpassaient systématiquement les attentes du modèle en incorporant des cellules de taille intermédiaire dans la région de transition, réduisant ainsi le besoin de cellules non hexagonales.

Malgré une séparation évolutive de plus de 179 millions d’années, les abeilles et les guêpes semblent être parvenues indépendamment à la même solution architecturale pour gérer ce problème évolutif. Même avec des matériaux de construction distincts et les origines indépendantes des cellules hexagonales, elles adoptent toutes la même approche constructive.

Des résultats saisissants

« Une fois que nous avons pu tracer toutes les données, les résultats étaient frappants – vous pouviez voir comment les abeilles et les guêpes utilisaient des cellules de taille intermédiaire pour effectuer un changement progressif, mais aussi à quel point les cellules non hexagonales étaient disposées dans le peigne. », a déclaré le Dr Smith.

Cette étude contribue à notre compréhension de la façon dont les systèmes collectifs peuvent construire des structures adaptatives et résilientes sans contrôle centralisé. La construction de ces peignes ne repose pas sur un seul « architecte ». Au lieu de cela, des centaines, voire des milliers, d’abeilles et de guêpes individuelles contribuent au produit final.

L’étude, publiée dans la revue PLOS Biologiea été soutenu par la National Science Foundation, la German Research Foundation, une bourse Packard pour la science et l’ingénierie et GETTYLABS.

En savoir plus sur les nids d’abeilles

Les nids d’abeilles sont des structures fascinantes que les abeilles construisent pour abriter leurs colonies. Ce sont des systèmes complexes et efficaces construits à la fois pour la protection et l’éducation des membres de la ruche. Voici un aperçu de certaines des caractéristiques des nids d’abeilles :

Matériel

Les abeilles utilisent de la cire, qu’elles produisent à partir des glandes de leur abdomen, pour construire leurs nids. La structure la plus connue à l’intérieur d’un nid d’abeilles est le nid d’abeilles, composé de cellules hexagonales en cire d’abeille.

Nids d’abeilles

Les nids d’abeilles sont une merveille de l’ingénierie naturelle. Chaque cellule d’un nid d’abeilles est un hexagone parfait, une forme qui permet l’utilisation la plus efficace de l’espace avec le moins de matériaux de construction. Les cellules sont utilisées à diverses fins telles que le stockage du miel et du pollen et pour élever leurs petits.

Organisation

Les nids d’abeilles sont des structures très organisées. Il y a des cellules pour les abeilles ouvrières, les reines et les drones. La taille et la position de ces cellules diffèrent en fonction de leur objectif. Les cellules des abeilles ouvrières sont généralement plus petites, tandis que les cellules royales sont plus grandes et souvent situées au bas ou au bord du rayon.

Contrôle de la température

Les nids d’abeilles ont également un système remarquable de contrôle de la température. Les abeilles ouvrières contrôlent la température à l’intérieur de la ruche soit en éventant leurs ailes pour la refroidir, soit en se regroupant pour générer de la chaleur.

protection

Les nids d’abeilles sont conçus dans un souci de protection. Ils ont souvent une seule entrée, ce qui facilite la défense des abeilles contre les prédateurs et les intrus.

Emplacement

Selon les espèces, les abeilles construisent leurs nids à divers endroits. Certains préfèrent les arbres creux ou les cavités dans les rochers, tandis que d’autres peuvent construire dans le sol. Certaines espèces d’abeilles construisent même leurs nids dans des structures artificielles.

Chaque espèce d’abeille a sa façon unique de construire et d’organiser son nid, et l’étude de ces méthodes donne aux scientifiques un aperçu de leurs structures et comportements sociaux complexes.