Lorsque nous considérons les fourmis comme des bâtisseurs, nous les imaginons normalement en train de creuser des réseaux de tunnels complexes dans le cadre de colonies souterraines.
Mais David Hu, Nathan Mlot et une équipe de chercheurs de Georgia Tech étudient un type de comportement de construction très différent propre à une espèce de fourmi: la capacité de Solenopsis invicta à construire des ponts, des radeaux et même des abris temporaires en utilisant leurs propres corps Matériel.
«Les fourmis de feu sont capables de construire ce que nous appelons des« auto-agrégations », explique Hu. «Ils peuvent construire des petits bateaux, des petites maisons appelées bivouacs et même des ponts pour traverser les cours d’eau en servant de matériau de construction, en reliant leurs corps entre eux et en formant des réseaux solides.»
Les fourmis sont maintenant considérées comme des espèces envahissantes dans 25 États, en Asie et en Australie, mais leur comportement inhabituel est une stratégie de survie façonnée par leur environnement d'origine: une zone de zones humides particulière inondée fréquemment dans l'ouest du Brésil. «Les fourmis vivent sous terre, mais quand il commence à s’inonder, elles doivent rassembler les membres de la colonie, les extraire du sol et construire un radeau flottant», explique Hu.
Les fourmis de feu forment un pont vivant entre une tasse et une théière. Photo gracieuseté de David Hu et Nathon Mlot / Georgia Tech
Quand ce radeau touche la terre ferme, les fourmis continuent à se construire. Pour traverser de petits ruisseaux lors de leur migration ultérieure, ils créent des ponts vivants qui permettent à toute la colonie de se mettre à l'abri. Ensuite, en utilisant leurs corps, ils construisent un campement temporaire hors sol afin de fournir un abri pendant les quelques jours nécessaires au re-creusage de tunnels souterrains. Pendant tout ce temps, les fourmis qui forment l'abri temporaire se déplacent continuellement, tout en préservant la structure. «C’est une architecture vraiment vivante, avec des tunnels bien construits et organisés, des salles de réunion», explique Hu. Au moins pour les fourmis à l'intérieur, cela offre une protection contre les intempéries ou les prédateurs.
Hu, un ingénieur, s'intéresse principalement à l'étude des fourmis grouillantes en tant que nouveau matériau aux caractéristiques sans précédent. Dans le cadre des recherches récentes de son groupe, présentées hier lors d'une réunion annuelle de l'American Physical Society, ses collègues et lui-même ont examiné les fourmis dans le contexte d'autres «matières actives», substances susceptibles de réagir à des conditions changeantes, telles que les ciments auto-guérissants. qui peuvent utiliser l'énergie de la lumière du soleil pour se développer et combler leurs propres fractures.
«Nous voulions caractériser le type de matériau: s'agit-il d'un fluide ou d'un solide et comment réagit-il au stress?», A-t-il déclaré. "Dans la nature, par exemple, ces radeaux pourraient flotter sur une rivière et heurter des rochers, ou des gouttes de pluie pourraient les atteindre."
Pour tester ces auto-agrégations, l'équipe de Hu a utilisé quelques techniques, comparant des structures de fourmis vivantes à des fourmis mortes agglomérées comme contrôle. En utilisant un rhéomètre, un appareil capable de mesurer avec précision la réponse au stress et le débit d'un fluide, et qui est souvent utilisé dans des situations industrielles (comme le développement d'un nouveau shampooing), ils ont constaté que les fourmis réorganisaient continuellement leur structure pour maintenir leur stabilité.
De nombreux matériaux se comportent comme des solides lorsqu'ils sont soumis à des forces se déplaçant à certaines vitesses et des fluides lorsqu'ils sont soumis à des ralentissements. L'eau, par exemple, se comporte comme un fluide lorsque vous y mettez votre main, mais comme un solide lorsqu'elle est touchée par un corps humain en train de sauter d'un tremplin - la raison pour laquelle un bas-ventre fait tellement mal.
Mais les chercheurs ont découvert que les structures de fourmis sont une combinaison de solides et de fluides lorsqu'elles sont soumises à des forces à toutes les vitesses. Ils déforment activement leur structure pour faire face à une contrainte (comme un fluide), puis rebondissent ensuite (comme un solide). Découvrez ce qui se passe lorsqu'une de leurs structures est comprimée par une boîte de Pétri, par exemple:
Extrait de la vidéo fournie par David Hu et Nathon Mlot / Georgia Tech
"Cela a du sens, en fonction de leur environnement naturel", a déclaré Hu. «S'ils flottent dans un radeau en descendant une rivière, ils n'ont aucun contrôle sur l'endroit où ils flottent. Donc, s'il y a quelque chose dans le chemin - disons une brindille - vous voyez réagir et couler autour de la brindille, un peu comme une amibe. ”
La résilience et la flottabilité des fourmis sont également remarquables. Lorsque les chercheurs ont essayé de pousser les radeaux flottants sous la surface de l'eau, ils ont découvert qu'ils pouvaient résister à une force considérable et remonter:
Extrait de la vidéo fournie par David Hu et Nathon Mlot / Georgia Tech
Ceci est rendu possible en partie par les exosquelettes des fourmis, qui sont naturellement hydrophobes (c.-à-d. Qu'ils repoussent chimiquement l'eau). Lorsque de nombreuses fourmis s'agglomèrent pour former une structure, l'eau ne pénètre pas dans les interstices entre elles, alors lorsqu'elles sont forcées sous l'eau, l'air qui reste dans ces cavités les aide à flotter.
Peut-être que le plus grand mystère des structures de vie remarquables de ces fourmis est de savoir comment les créatures communiquent pour les construire. La plupart des communications entre fourmis reposent sur des traces de phéromones laissées sur le sol, mais sous une forme aussi interconnectée, ce type de communication semble improbable. Un examen microscopique révèle que les fourmis se saisissent en utilisant leurs mâchoires et leurs petites griffes au bout de leurs pattes. Hu a ajouté: "Nous pensons qu'ils communiquent par le toucher, mais nous ne le comprenons pas encore."
Une fourmi saisit la patte d'une fourmi voisine dans sa mâchoire. Image reproduite avec l'aimable autorisation de David Hu et Nathon Mlot / Georgia Tech
