Les connaissances des fourmis pourraient-elles aider les gens à construire de meilleurs réseaux de transport ?

Les nids de fourmis pourraient-ils détenir le secret pour réduire les embouteillages sur l’autoroute 405 ?

Dans une nouvelle étude, les biologistes de l’UCLA ont découvert des informations sur la façon dont les fourmis construisent leurs nids, ce qui pourrait être utile pour concevoir des systèmes de transport humain plus efficaces.

Les scientifiques souhaitaient savoir si la façon dont les fourmis construisent leurs nids est davantage influencée par l’histoire évolutive de chaque espèce ou par les conditions écologiques actuelles. Ce qu’ils ont découvert, c’est que l’évolution ne pouvait pas expliquer les variations observées entre les nids des différentes espèces. Au contraire, ont-ils découvert, les environnements dans lesquels les fourmis se nourrissent et la manière dont elles transportent la nourriture sont les principaux facteurs qui dictent la manière dont chaque espèce construit ses nids.

La leçon pour les humains ? Si les routes étaient mieux adaptées à la manière dont les marchandises et les personnes circulent dans nos villes, les réseaux de transport pourraient être plus efficaces. Par exemple, la congestion sur les autoroutes du sud de la Californie pourrait être améliorée s’il y avait des voies ou des routes réservées aux camions voyageant vers et depuis les principaux centres logistiques tels que les ports, les entrepôts et les centres de distribution.

« Les fourmis sont confrontées aux mêmes problèmes que nous lorsqu’il s’agit de vivre dans des espaces surpeuplés », a déclaré Sean O’Fallon, doctorant en écologie et biologie évolutive à l’UCLA et premier auteur de l’étude. « Nous sommes densément regroupés dans des villes et, idéalement, nous devrions être étroitement connectés, mais il existe des contraintes quant à notre proximité. Il n’y a qu’un espace limité pour construire des bâtiments et des routes. »

Dans l’étude, publiée dans Transactions philosophiques de la Royal Society B, les scientifiques ont analysé les informations provenant de deux sources : les détails sur 397 nids de fourmis provenaient de données et d’images précédemment publiées, et les auteurs ont mené de nouvelles études sur 42 autres nids, tous situés dans la réserve biologique d’Archbold, près de Venus, en Floride. Au total, les 439 nids représentaient 31 espèces différentes de fourmis.

Ils ont découvert que les structures des nids étaient largement déterminées par des facteurs tels que le fait que les fourmis se nourrissaient seules ou en groupes, ainsi que par les méthodes qu’elles utilisaient pour recruter d’autres fourmis pour les aider à trouver et à transporter de la nourriture. En un mot, l’activité et le comportement des animaux jouent un rôle plus important dans la construction du nid que n’importe quel modèle évolutif inné.

« Vous pouvez considérer le nid lui-même comme un réseau de transport : c’est là que vivent les fourmis, mais c’est aussi une sorte de réseau routier à partir duquel elles déplacent des objets », a déclaré Noa Pinter-Wollman, professeur d’écologie et de biologie évolutive à l’UCLA. l’auteur correspondant de l’article.

Les chercheurs ont examiné quatre stratégies de recherche de nourriture courantes utilisées par les fourmis. Chez certaines espèces, les fourmis individuelles chassent pour se nourrir. Dans d’autres, une fourmi apporte de la nourriture au nid afin de recruter d’autres fourmis pour l’accompagner jusqu’à la source de nourriture. Les fourmis peuvent également former une traînée continue entre la source de nourriture et le nid qui peut persister pendant des mois. Ou encore, ils peuvent laisser une trace de phéromones que les membres de la colonie peuvent suivre en grand nombre – un phénomène que les chercheurs ont appelé « recrutement de masse ».

Les nids de fourmis consistent en un tunnel menant à une chambre d’entrée, où les fourmis font appel à d’autres membres de leur colonie pour les aider à trouver ou à transporter de la nourriture. Depuis la chambre d’entrée, des tunnels mènent à d’autres chambres, qui sont reliées par des tunnels à des chambres encore plus profondes. Les chambres servent à différentes fins, telles que le stockage de la nourriture et des déchets et l’élevage des jeunes.

Les chercheurs s’attendaient à ce que chez les espèces de fourmis qui utilisent le style de recherche de nourriture par recrutement massif, les chambres d’entrée des nids soient plus grandes que celles des nids d’autres espèces, car ces espaces devraient permettre à un plus grand nombre de fourmis d’interagir. En effet, ils ont constaté que c’était le cas.

Cependant, les scientifiques s’attendaient également à ce que les nids destinés aux butineuses de recrutement massif aient une plus grande « densité de réseau » – ce qui signifie un plus grand nombre de connexions entre les chambres – que les nids construits par d’autres espèces. Selon les scientifiques, une plus grande densité de réseau contribuerait à faciliter davantage de mouvements de fourmis et de ressources dans le nid.

Mais la recherche a révélé que pour les fourmis représentant les quatre stratégies de recherche de nourriture, la densité du réseau était relativement faible, même pour les grands nids comportant des centaines de chambres. En fait, l’étude a révélé que, parmi toutes les stratégies de recherche de nourriture, les nids comportant le plus de chambres avaient tendance à avoir la densité de réseau la plus faible.

Dans l’article, les chercheurs écrivent que cette découverte pourrait être simplement fonction de l’architecture : trop de tunnels entre les chambres pourraient affaiblir l’intégrité structurelle du nid, ce qui pourrait provoquer l’effondrement de l’ensemble du système.

« Les fourmis doivent équilibrer l’efficacité des nids hautement connectés avec la stabilité architecturale », a déclaré Pinter-Wollman. « D’un côté, ils veulent que les transports soient plus rapides, mais s’ils commencent à établir trop de correspondances, le nid s’effondrera. »