Comment les fourmis du désert retrouvent-elles le chemin du retour ?

Désert, midi. La température du sable est de 50 °C. Peu d’animaux peuvent survivre à cette température, au point que l’on a observé quelques insectes morts. Mais, si l’on regarde un peu, on peut aussi trouver de la vie autour de ces vestiges. Plus précisément, les fourmis du genre Cataglyphis, qui ramassent la charogne. Lorsqu’ils obtiennent de la nourriture, ils se précipitent pour rejoindre la sécurité de leur nid par le chemin le plus court et réduire leur exposition à la chaleur. Comment savoir de quel chemin il s’agit ? La réponse est aussi complexe que fascinante.

Un groupe de chercheurs de l’Université de Würzburg (Allemagne) a réussi à révéler de nombreux mécanismes impliqués dans l’orientation des fourmis du désert. J’ai déjà dit que le champ magnétique terrestre était en cause. Ce n’est pas nouveau – il existe des cas connus d’orientation magnétique chez les oiseaux, les poissons, les tortues et les papillons – mais le cas des fourmis est assez particulier.

Fourmis péripatéticiennes

Les fourmis du désert traversent trois phases dans leur vie. Ils travaillent d’abord à l’intérieur de la fourmilière, puis sortent pour chercher de la nourriture. Entre ces deux phases, il y en a une autre très particulière, la phase des « promenades apprenantes ». Les fourmis sortent, font un court trajet et, de temps en temps, s’arrêtent et se tournent pour regarder vers l’entrée du nid. Puis ils continuent à marcher jusqu’à leur retour.

On pourrait penser qu’au cours de ces promenades, ils se familiarisent avec le paysage environnant, mais c’est plus compliqué. Les fourmis calibrent leur « boussole céleste ».

La lumière du soleil est dispersée lorsqu’elle atteint l’atmosphère. C’est la raison pour laquelle le ciel paraît bleu. Une partie de la lumière diffusée est polarisée perpendiculairement à la position du soleil et la polarisation est maximale à 90º de la position du soleil. Ce maximum tourne, logiquement, avec la position du soleil tout au long de la journée.

Nos yeux ne sont pas capables de distinguer le plan de la lumière polarisée, mais d’autres animaux le peuvent. Les abeilles, par exemple, fournissent avec leurs danse des informations sur la position d’une source de nourriture, c’est-à-dire sa distance et l’angle de ladite source par rapport au soleil. Mais que se passe-t-il si le soleil n’est pas directement visible ? Les abeilles sont capables de déduire la position du soleil en utilisant le modèle de polarisation de la lumière. Pour cela, il leur suffit de voir un peu de ciel.

Les fourmis du désert pourraient également s’orienter selon le modèle de polarisation de la lumière céleste. Mais ce système présente un inconvénient. Ce schéma change tout au long de la journée. Avant de l’utiliser, il est nécessaire de le calibrer avec une référence stable qui ne change à aucun moment. C’est le rôle du champ magnétique lors des promenades pédagogiques.

Les chercheurs allemands ont modifié le modèle de polarisation de la lumière pendant la marche d’apprentissage des fourmis à l’aide de filtres. Ils ont découvert que si ce modèle ne tournait pas avec le soleil tout au long de la journée,ou si la lumière polarisée était supprimée, les fourmis ne développaient pas les centres nerveux impliqués dans la construction de leur carte interne. Par conséquent, la marche d’apprentissage était essentielle pour intégrer des informations sur les changements quotidiens dans la configuration de la lumière polarisée dans ladite carte.

Boussole magnétique et boussole céleste

Quelle était la référence stable liée au motif changeant de la lumière polarisée ? Tout indiquait le champ magnétique terrestre. Déjà dans un article précédentl’équipe avait montré que l’orientation des fourmis lors des arrêts dépendait du champ magnétique.

Si elles produisaient un champ alternatif pendant la promenade, la fourmi ne se tournait pas pour regarder vers son nid, mais dans la direction vers laquelle le champ magnétique avait été modifié.

Un article plus récent a confirmé cette hypothèse. Le champ magnétique local de la fourmilière a été manipulé par Bobines de Helmholtz. Tant sa distorsion chaotique que l’élimination de sa composante horizontale – celle qui oriente les boussoles – empêchaient les fourmis de se tourner vers l’entrée de la fourmilière lors des arrêts de la marche d’apprentissage. Ils étaient désorientés et regardaient dans des directions aléatoires. En revanche, chez ces fourmis, les centres nerveux nécessaires à leur orientation future à travers des mécanismes de plasticité neuronale ne se sont pas non plus développés.

Il y eut des résultats plus curieux. Les chercheurs ont essayé de supprimer complètement le champ magnétique local (composantes horizontales et verticales) et les fourmis ont complété leur apprentissage sans problème. Cela suggère que, outre le champ magnétique, les fourmis peuvent opter si nécessaire pour une autre référence stable, peut-être visuelle ou olfactive. Mais disposant du champ magnétique terrestre fiable, ils n’ont normalement pas recours à ce plan B. Par contre, ils ont modifié le champ magnétique pour qu’il soit aligné avec la position du soleil et cela n’a pas non plus posé de problèmes aux fourmis. .

En d’autres termes, ce dont ils avaient besoin n’était pas de savoir où se trouve le nord, mais d’un champ magnétique stable comme système de référence qui leur indique où se trouve le nid lors de leur promenade d’apprentissage.

Une fois que les fourmis ont construit leur carte interne à l’aide d’informations visuelles et d’une boussole céleste bien calibrée, elles sont prêtes à passer à la phase suivante, à chercher de la nourriture et à trouver à nouveau le chemin le plus court pour rentrer chez elles sans avoir à recourir au champ magnétique. . Tout cela, au milieu de la chaleur torride du désert.