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Agriculture, alimentation, santé publique... soyons rationnels

Les fourmis, des agricultrices modèles

22 Janvier 2023 Publié dans #Divers

Les fourmis, des agricultrices modèles

 

Scott Solomon*

 

 

Les fourmis coupe-feuille cultivent des jardins de champignons qui alimentent des colonies tentaculaires. Image : Tim Flach/Stone via Getty Images.

 

 

Le roi Salomon a peut-être acquis une partie de sa célèbre sagesse auprès d'une source improbable : les fourmis.

 

Selon une légende juive, Salomon aurait discuté avec une reine fourmi intelligente qui aurait confronté son orgueil, faisant ainsi forte impression sur le roi israélite. Dans le livre biblique des Proverbes (6:6-8), Salomon partage ce conseil avec son fils : « Toi qui es paresseux, va voir la fourmi. Observe son comportement et tires-en une leçon de sagesse. La fourmi n'a ni surveillant, ni contremaître, ni patron. Pourtant elle amasse de la nourriture pendant l'été, au temps de la récolte elle fait des provisions. »

 

Bien que je ne puisse revendiquer aucun lien familial avec le roi Salomon, même si je partage son nom, j'admire depuis longtemps la sagesse des fourmis et j'ai passé plus de 20 ans à étudier leur écologie, leur évolution et leurs comportements. Si l'idée que les fourmis puissent offrir des leçons aux humains ne date pas d'hier, ce que les scientifiques ont appris sur leur biologie pourrait nous apporter une nouvelle sagesse.

 

Les fourmis ont développé des organisations sociales très complexes.

 

Les leçons de l'agriculture des fourmis

 

En tant que chercheur, je suis particulièrement intrigué par les fourmis champignonnistes, un groupe de 248 espèces qui cultivent des champignons comme principale source de nourriture. Parmi elles, 79 espèces de fourmis coupe-feuille, qui cultivent leurs jardins fongiques avec des feuilles fraîchement coupées qu'elles transportent dans leurs énormes nids souterrains. J'ai fouillé des centaines de nids de fourmis coupe-feuille du Texas à l'Argentine dans le cadre de l'effort scientifique visant à comprendre comment ces fourmis ont évolué conjointement avec leurs cultures fongiques.

 

Tout comme les agriculteurs humains, chaque espèce de fourmis cultivant des champignons est très particulière quant au type de culture qu'elle pratique. La plupart des variétés descendent d'un type de champignon que les ancêtres des fourmis champignonnistes ont commencé à cultiver il y a environ 55 à 65 millions d'années. Certains de ces champignons ont été domestiqués et sont désormais incapables de survivre par eux-mêmes sans leurs insectes agriculteurs, un peu comme certaines cultures humaines telles que le maïs.

 

Les fourmis ont commencé à cultiver des dizaines de millions d'années avant les humains.

 

Les fourmis agricultrices sont confrontées aux mêmes difficultés que les humains agriculteurs, notamment à la menace des parasites et maladies. Un microchampignon parasite, Escovopsis, peut dévaster les jardins des fourmis, provoquant la famine des fourmis. De même, dans l'agriculture humaine, les épidémies de parasites et maladies ont contribué à des catastrophes telles que la famine irlandaise, l'helminthosporiose du maïs en 1970 et la menace actuelle qui pèse sur les bananiers.

 

Depuis les années 1950, l'agriculture humaine s'est industrialisée et repose sur la monoculture, c'est-à-dire la culture de grandes quantités de la même variété de plantes dans un seul endroit. Or, la monoculture rend les cultures plus vulnérables aux parasites et maladies, car il est plus facile de détruire un champ entier de plantes génétiquement identiques qu'un champ plus diversifié.

 

L'agriculture industrielle s'est tournée vers les pesticides chimiques comme solution partielle, faisant de la lutte contre les parasites et maladies agricoles une industrie qui pèse des milliards de dollars. Le problème avec cette approche est que les parasites et maladies peuvent développer de nouvelles façons de contourner les pesticides plus rapidement que les chercheurs ne peuvent développer des produits chimiques plus efficaces. C'est une course aux armements, et les parasites et maladies ont le dessus.

 

Les fourmis produisent également en monoculture et à une échelle similaire – après tout, un nid de fourmis coupe-feuille peut abriter 5 millions de fourmis, qui se nourrissent toutes des champignons de leurs jardins souterrains. Elles aussi utilisent un pesticide pour lutter contre Escovopsis et d'autres ravageurs.

 

Cependant, leur approche de l'utilisation des pesticides diffère de celle des humains sur un point important. Les pesticides des fourmis sont produits par des bactéries qu'elles laissent se développer dans leurs nids, et dans certains cas même sur leur corps. Le fait de conserver les bactéries comme une culture vivante permet aux microbes de s'adapter en temps réel aux changements évolutifs des parasites. Dans la course aux armements entre les parasites et les agriculteurs, les fourmis agricultrices ont découvert que les bactéries vivantes peuvent servir d'usines pharmaceutiques capables de suivre l'évolution des parasites.

 

Alors que les développements récents dans le domaine de la lutte contre les parasites et maladies agricoles se sont concentrés sur le génie génétique des plantes cultivées pour qu'elles produisent leurs propres pesticides, la leçon tirée de 55 millions d'années d'agriculture par les fourmis est de tirer parti des micro-organismes vivants pour fabriquer des produits utiles. Les chercheurs expérimentent actuellement l'application de bactéries vivantes aux plantes cultivées afin de déterminer si elles sont efficaces pour produire des pesticides capables d'évoluer en temps réel avec les ravageurs.

 

 

Améliorer les transports

 

Les fourmis peuvent également donner des leçons pratiques dans le domaine du transport.

 

Les fourmis sont réputées pour leur capacité à localiser rapidement leur nourriture, qu'il s'agisse d'un insecte mort sur le sol d'une forêt ou de miettes dans votre cuisine. Pour ce faire, elles laissent une traînée de phéromones – des substances chimiques à l'odeur distinctive que les fourmis utilisent pour guider leurs compagnes de nidification vers la nourriture. Le chemin le plus court vers une destination accumulera le plus de phéromones, car un plus grand nombre de fourmis l'auront emprunté en un temps donné.

 

Dans les années 1990, les informaticiens ont mis au point une catégorie d'algorithmes inspirés du comportement des fourmis, qui sont très efficaces pour trouver le chemin le plus court entre deux ou plusieurs endroits. Comme pour les fourmis réelles, le chemin le plus court vers une destination accumulera le plus de phéromone virtuelle, car un plus grand nombre de fourmis virtuelles l'auront emprunté dans un laps de temps donné. Les ingénieurs ont utilisé cette approche simple mais efficace pour concevoir des réseaux de télécommunication et cartographier des itinéraires de livraison.

 

 

Des milliers de fourmis peuvent se déplacer sur le même chemin sans provoquer d'embouteillages. Image : Esteban Castao Solano/EyeEm via Getty Images.

 

 

Non seulement les fourmis savent trouver le chemin le plus court entre leur nid et une source de nourriture, mais des milliers de fourmis sont capables de se déplacer le long de ces routes sans provoquer d'embouteillages. J'ai récemment commencé à collaborer avec le physicien Oscar Andrey Herrera-Sancho pour étudier comment les fourmis coupe-feuille maintiennent un flux régulier le long de leurs chemins de recherche de nourriture sans les ralentissements typiques des trottoirs et des autoroutes bondés.

 

Nous utilisons des caméras pour suivre la façon dont chaque fourmi réagit aux obstacles artificiels placés sur leur chemin de recherche de nourriture. Nous espérons qu'en comprenant mieux les règles que les fourmis utilisent pour réagir à la fois aux obstacles et aux mouvements des autres fourmis, nous pourrons développer des algorithmes qui pourront éventuellement aider à programmer des voitures autonomes qui ne seront jamais coincées dans les embouteillages.

 

 

Regarder la fourmi

 

Pour être honnête, les fourmis sont loin d'être des modèles parfaits à bien des égards. Après tout, certaines espèces de fourmis sont connues pour tuer sans discernement, et d'autres pour réduire des bébés en esclavage.

 

Mais le fait est que les fourmis nous rappellent nous-mêmes – ou la façon dont nous aimerions nous imaginer – à bien des égards. Elles vivent dans des sociétés complexes avec une division du travail. Elles coopèrent pour élever leurs petits. Elles accomplissent des prouesses d'ingénierie remarquables, comme la construction de structures dotées d'entonnoirs d'air pouvant accueillir des millions d'individus, et ce sans plan ni chef. Ai-je mentionné que leurs sociétés sont entièrement dirigées par des femelles ?

 

Il y a encore beaucoup à apprendre sur les fourmis. Par exemple, les chercheurs ne comprennent toujours pas comment une larve de fourmi se développe pour devenir soit une reine – une femelle dotée d'ailes qui peut vivre pendant 20 ans et pondre des millions d'œufs – soit une ouvrière – une femelle sans ailes, souvent stérile, qui vit moins d'un an et effectue toutes les autres tâches de la colonie. De plus, les scientifiques découvrent constamment de nouvelles espèces : 167 nouvelles espèces de fourmis ont été décrites rien qu'en 2021, ce qui porte le total à plus de 15.980.

 

En considérant les fourmis et leurs nombreux aspects fascinants, il y a beaucoup de sagesse à gagner.

 

__________________

 

Professeur agrégé d'écologie et de biologie évolutive, Université Rice.

 

Source : Ants – with their wise farming practices and efficient navigation techniques – could inspire solutions for some human problems (theconversation.com)

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