Avez-vous déjà observé une fourmi errer à la recherche de nourriture et vous êtes-vous demandé s’il y avait une méthode dans ses mouvements ? Probablement pas. Mais c’est exactement ce qu’ont fait Stefan Popp et Anna Dornhaus, tous deux du Département d’écologie et de biologie évolutive de l’Université d’Arizona, en essayant de comprendre comment les fourmis fouillent efficacement leur environnement.
La plupart des gens supposent que lorsque les fourmis ont besoin de trouver de la nourriture située dans un endroit inconnu, la meilleure option serait de chercher de manière aléatoire. Les fourmis passent une grande partie de leur vie à chercher des ressources, mais elles doivent également rester près de leur nid ou de leur colonie, au cas où elles auraient besoin de revenir rapidement. S’ils recherchent au hasard, ils seront relativement efficaces pour localiser les ressources, mais courront le risque de retourner dans les zones qu’ils ont déjà recherchées. Alternativement, s’ils recherchent selon un schéma non aléatoire, comme une spirale ou un méandre de gauche à droite, ils ne croiseront plus leur chemin mais seront projetés par des obstacles qui obstruent leur chemin et pourraient finir par dévier d’une manière qui les emmène sur le territoire qu’ils ont déjà fouillé.
Afin de savoir quels modèles rockent les fourmis (Temnothorax rugatulus) Utilisés lors de la recherche de nourriture, les chercheurs ont transplanté cinq colonies entières dans le laboratoire, où ils ont pu suivre toutes les fourmis automatiquement et dans des conditions constantes. Ils ont donné aux fourmis une grande arène vide (2 x 3 m) et les ont laissées chercher de la nourriture pendant 5 heures. Après avoir enregistré sur vidéo près de 5 km de traces de fourmis, ce qui équivaut à 1 384 traces individuelles, ils ont utilisé des moyens statistiques pour comparer les mouvements des fourmis avec des modèles de marche aléatoires générés par ordinateur.
« Nous voulions nous assurer que nous ne voyons pas seulement des modèles là où il n’y en a pas », a déclaré Popp. « Nous avons ensuite utilisé une méthode statistique simple pour détecter la régularité des traces de mouvement pour obtenir une réponse simple. »
Les résultats, publiés dans la revue en ligne iScience, a montré que les fourmis utilisaient un mélange de mouvements nettement systématiques, ainsi que d’éléments aléatoires. Au total, 78 pour cent des fourmis ont systématiquement tourné la direction de leur recherche tous les 10 mm environ. Cela signifie qu’un virage dans une direction était généralement suivi d’un virage dans la direction opposée après environ trois longueurs de corps de fourmi. Les chercheurs ont qualifié ce mouvement régulier de « méandre ».
« Auparavant, les chercheurs dans le domaine supposaient que les fourmis se déplaçaient selon une marche purement aléatoire lorsqu’elles recherchaient des cibles dont elles ne connaissaient pas l’emplacement », a déclaré Popp. «Nous avons constaté que les fourmis des rochers présentent un motif sinueux frappant et régulier lorsqu’elles explorent la zone autour de leurs nids. Cela signifie que les fourmis alternent doucement les virages à gauche et à droite sur une échelle de longueur relativement régulière d’environ trois longueurs de corps.
Les mouvements sinueux réguliers sont également entrecoupés d’éléments aléatoires. Les chercheurs affirment que les traces des fourmis 1) se croisent moins souvent que ne le feraient des promenades aléatoires, et 2) se dispersent parfois plus que des promenades aléatoires. Cela signifie que les fourmis couvrent la zone de recherche plus efficacement que si leurs mouvements étaient simplement aléatoires, car elles ne perdent pas de temps à rechercher les zones qu’elles ont déjà parcourues. De plus, leurs méandres systématiques les éloignent rapidement du nid vers des zones qui n’ont pas été aussi minutieusement fouillées. Ainsi, le système de déplacement des fourmis est plus efficace que si elles se promenaient au hasard. Popp dit qu’il était très intrigué par les formes extrêmes que les modèles de fourmis pouvaient prendre à partir de ces principes simples.
« Certaines parties de certaines pistes ressemblent aux fils enroulés que l’on peut retirer d’un vêtement, et dans d’autres, cela ressemble à un chemin sinueux qui serpente lui-même », a-t-il déclaré, « créant une structure apparemment fractale. Cela me rappelle certaines courbes remplissant l’espace que nous connaissons grâce aux mathématiques ! »
La nouvelle étude est la première à trouver des preuves d’une recherche efficace grâce à des méandres réguliers chez un animal en recherche libre, rapportent les chercheurs. Cela ajoute également un autre comportement complexe pour les fourmis, ce qui suggère qu’il y a encore beaucoup à apprendre.
Popp dit qu’il est surtout fasciné par les questions sur les règles dans l’esprit d’une fourmi qui permettent l’émergence de modèles de recherche aussi complexes. Il note également que les fourmis ont résolu un problème de recherche collective au cours de l’évolution d’une manière qui pourrait trouver une application dans la conception d’essaims autonomes de robots de recherche ou de drones destinés à être utilisés dans des zones sinistrées ou des paysages inexplorés.
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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur
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