Comment les colonies de fourmis construisent et entretiennent leurs nids

Les Nids se présentent sous plein de formes différentes dans la nature et ont des fonctions variées comme abri, stockage et régulation de l'environnement local. Parmi les différents types de nids, ceux construits par les insectes sociaux, comme les Fourmis, sont particulièrement intéressants. Ces nids sont complexes, tant dans leur construction que dans leur fonctionnement. Les fourmis construisent leurs nids en creusant dans le sol ou en modifiant leur environnement. On peut trouver leurs nids dans les arbres ou sous terre.

Des recherches précédentes ont montré que la structure de ces nids se forme grâce aux interactions entre les fourmis individuelles et leur environnement. Ce processus se fait sans leader central, montrant comment les êtres vivants peuvent s'organiser naturellement.

#Objectif de la recherche

La plupart des études passées sur la façon dont les fourmis construisent des nids se sont concentrées sur des groupes établis de fourmis et ont examiné de courtes périodes. Ces études ont trouvé que dans les groupes de fourmis d'une certaine taille, le volume du nid augmente de manière prévisible à mesure que la population croît. Cela a conduit les chercheurs à penser que les fourmis peuvent remarquer à quel point leur nid est bondé et peuvent changer combien elles creusent en fonction de cela. Cette idée peut fonctionner dans de petits groupes de fourmis avec des nids plus simples, mais dans des nids plus grands et plus complexes, où les fourmis se rassemblent dans des zones spécifiques, il est moins probable que les fourmis puissent évaluer à quel point le nid est plein. Dans ces cas, le creusement peut être augmenté en ramenant plus de fourmis des zones voisines ou à cause de facteurs comme l'humidité ou l'odeur.

Les Colonies de fourmis ont des fourmis de différents Âges. On sait qu'en grandissant, les fourmis changent de tâches. Cependant, on ne sait pas quelles tranches d'âge aident au creusement dans une colonie en développement. Les colonies de fourmis ont aussi différents types de fourmis, y compris celles qui se reproduisent et celles qui travaillent, et ces types peuvent partager les tâches entre eux. La composition de la colonie est importante quand on considère comment un nid se développe.

Une façon de voir les nids de fourmis est de penser à la colonie comme une unité unique. Dans cette vision, le nid agit comme un squelette pour la colonie. Inspirés par la façon dont les os grandissent et guérissent, nous voulions comprendre comment la taille d'un nid de fourmis est gérée pendant la croissance normale de la colonie et après avoir été endommagée. Nous nous sommes concentrés sur quelques questions principales :

1. Comment une colonie maintient-elle la croissance à la fois de la population et du nid alors qu'elle passe d'une seule reine à un groupe plus grand ?
2. Comment une colonie récupère-t-elle la taille de son nid après qu'il a été endommagé ?
3. Quelles fourmis sont impliquées dans le creusement, et cela diffère-t-il dans les deux cas mentionnés ci-dessus ?

Pour répondre à ces questions, nous avons réalisé deux séries d'expériences en utilisant un type spécifique de fourmi, Camponotus fellah. La première expérience, appelée "Maturation-de-Colonie", a étudié comment les colonies grandissent d'une seule reine à une colonie entièrement développée. Nous avons surveillé ces colonies sur une longue période. La deuxième expérience, "Démographiques-Fixes", a examiné le creusement d'un groupe fixe de fourmis d'une taille et d'un âge connus, ce qui nous a permis de voir comment elles récupéraient leur taille de nid après un effondrement et d'explorer quels groupes d'âge étaient impliqués dans le creusement.

#Configuration du nid et de l'expérience

Toutes les expériences ont eu lieu dans des nids en deux dimensions faits de Plexiglass. Les tailles des nids ont été mesurées en termes de superficie, qui pouvait être convertie en volume en utilisant l'épaisseur de la configuration. Nous avons créé deux types d'expériences de creusement : une qui suivait comment les nids étaient creusés au fil du temps alors que les colonies grandissaient, et une autre qui se concentrait sur le creusement par des groupes spécifiques de fourmis.

#Système expérimental et architecture du nid

Nous avons utilisé de grands cadres de nid remplis de sable fin et nous avons veillé à ce qu'ils restent humides pour aider à la structure. L'eau circulait à travers le sable, le gardant humide et ferme. Chaque expérience a commencé par introduire une seule reine fécondée et quelques pupes dans le nid. Cela nous a permis d'observer comment le nid était creusé et comment la colonie grandissait dès le début. Les expériences ont continué jusqu'à ce que la reine meure ou se coince après un effondrement.

Le deuxième type d'expérience se concentrait sur des groupes de fourmis d'une taille spécifique. Nous avons suivi les âges des ouvrières pendant dix mois et utilisé des nombres variés de jeunes et de vieilles fourmis pour voir comment elles creusaient dans l'installation.

#Croissance des colonies de fourmis et des nids

La première série d'expériences nous a permis de voir comment la colonie de fourmis et le nid grandissaient en même temps. Dans tous les cas, nous avons observé qu'à mesure que le nombre de fourmis augmentait, la taille du nid augmentait aussi. Au début, la reine fondatrice faisait la plupart des creusages. Une fois que les ouvrières ont commencé à émerger de leurs pupes, elle a cessé de Creuser. Cependant, les premières ouvrières n'ont peut-être pas beaucoup creusé parce qu'il y avait peu de fourmis à ce moment-là. À mesure que plus d'ouvrières apparaissaient, la taille du nid augmentait, mais le montant de croissance variait entre différents nids.

Pendant cette période, à mesure que la taille de la population augmentait, la superficie totale creusée augmentait aussi. Nous avons remarqué un schéma où la croissance initiale de la population de fourmis était suivie de changements dans le creusement du nid, suggérant que la taille du nid était directement affectée par le nombre de fourmis présentes.

#Âge et excavation du nid

Au cours des expériences, il est devenu évident que différents groupes d'âge de fourmis jouent des rôles différents dans le creusement. Dans des situations où des fourmis d'âges similaires étaient testées, les jeunes fourmis avaient tendance à creuser plus que les anciennes. Cette différence est devenue claire quand nous avons regardé combien de superficie était creusée en fonction de leurs âges. Les jeunes fourmis créaient des zones de nid plus grandes comparé aux anciennes.

Après avoir atteint une taille stable, nous avons provoqué un effondrement dans les nids pour voir comment les fourmis réagiraient. Nous avons trouvé qu'après un effondrement, des fourmis de tous âges ont commencé à creuser pour récupérer l'espace perdu, mais elles se sont arrêtées une fois qu'elles ont atteint une certaine superficie.

#Influence de l'âge sur le creusement

Globalement, nos découvertes ont montré que les jeunes fourmis sont plus encline à participer aux tâches de creusement, tandis que les anciennes contribuent moins. Cette idée remet en question les pensées précédentes selon lesquelles seules les différences physiques des fourmis déterminaient leurs rôles de tâches dans la colonie. Au lieu de cela, nos résultats indiquent que les jeunes fourmis gèrent principalement l'expansion régulière du nid.

#Structure du nid

Les structures des nids créés dans nos expériences différaient selon que les colonies étaient en maturation ou basées sur des groupes fixes de fourmis. Dans les colonies en maturation, les nids avaient souvent de grandes chambres en haut, qui servaient à augmenter l'espace disponible pour la population croissante. Ces chambres étaient remplies de tunnels qui se ramifiaient, facilitant le déplacement des fourmis. En revanche, les expériences à démographies fixes ont conduit à des nids qui manquaient de telles grandes chambres, probablement à cause de l'absence de jeunes fourmis et de la reine.

L'orientation des tunnels variait également. Dans les colonies en maturation, les tunnels avaient tendance à être en pente, tandis que les anciennes colonies montraient des tunnels plus inclinés vers le bas. Cela reflète l'âge des fourmis qui creusaient et leurs habitudes de creusement.

#Taille du groupe et comportement

La taille du groupe de fourmis joue un rôle important dans le fonctionnement des colonies. Des groupes de tailles différentes ont des styles différents pour trouver de la nourriture, partager des tâches et communiquer. Cependant, on ne sait pas grand-chose sur les changements de comportement pendant la période juste après le démarrage d'une colonie. Une colonie montante peut montrer des changements de comportement distincts comparée à un groupe fixe de fourmis.

La plupart des études existantes sur la façon dont les fourmis s'enfoncent dans leurs nids ont été à court terme et se sont concentrées sur des tailles fixes de fourmis. Nos études à long terme nous ont aidés à identifier beaucoup de différences sur la façon dont les nids sont construits dans des conditions normales comparées à des situations d'urgence.

#Principales découvertes

#Les fourmis contrôlent la taille de leur nid

Les colonies de fourmis gèrent la taille de leur nid par rapport au nombre de fourmis y vivant. Quand de nouvelles fourmis rejoignent, la superficie globale du nid grandit, mais ce sont les jeunes fourmis qui font la plupart du creusement. Dans des situations où le nid est endommagé ou nécessite une expansion rapide, des fourmis de tous âges peuvent aider à l'excavation.

#Différences dans l'architecture du nid

Les nids construits dans un contexte normal ont des volumes plus grands et des structures différentes par rapport à ceux construits en cas d'urgence. Un nid bien développé indique l'histoire et les expériences de la colonie, montrant comment les conditions passées ont façonné son architecture.

#Creusement dépendant de l'âge

L'âge des fourmis affecte combien elles participeront aux tâches de creusement. Les jeunes fourmis tendent à creuser plus et à créer des espaces plus vastes, tandis que les anciennes font moins de creusement. Cela indique que l'âge est un facteur significatif dans la façon dont les tâches sont réparties parmi les fourmis d'une colonie.

#Conclusion

En résumé, la composition d'une colonie de fourmis a un impact crucial sur la façon dont les nids sont construits et entretenus. Les rôles que différents groupes d'âge jouent dans le creusement, ainsi que le développement global des structures de nid, éclairent sur le fonctionnement des colonies de fourmis ensemble. Les responsabilités basées sur l'âge au sein de la colonie soulignent leur capacité remarquable à adapter leurs rôles en fonction de l'expérience, façonnant finalement leur environnement. Comprendre ces dynamiques offre des aperçus plus profonds sur le monde fascinant des insectes sociaux et leurs comportements de nidification.