Ils révèlent le secret architectural des termites

MADRID, 11 avril. (EUROPA PRESSE) –

Les scientifiques ont identifié le mécanisme unique utilisé par les termites pour construire en masse leurs nids d’un mètre de haut, avec des structures complexes de communication et de ventilation à l’intérieur.

Pour réaliser leur expérience en laboratoire avec des termites de l’espèce Coptotermes gestroi (originaire d’Asie du Sud, mais qui s’est répandue jusqu’à la côte est des États-Unis), des chercheurs dirigés par l’École d’études avancées IMT de Lucca (Italie) ont créé de petites arènes. avec des structures artificielles de différentes hauteurs et formes en utilisant de l’argile humide.

Ils ont ensuite collecté de petites populations de termites provenant d’une colonie plus grande et quantifié leur comportement de construction en réponse à ces structures en suivant sur vidéo l’activité de tous les termites de la population, tout en caractérisant les changements dans la structure 3D. De cette façon, Il a été possible de tester plusieurs hypothèses pour découvrir le mécanisme de coordination utilisé pour la construction des nids.

Dans le cas des fourmis, qui avec les termites constituent l’autre grand groupe d’insectes capables de construire, par exemple, des structures vastes et complexes, on pense qu’elles imprègnent le matériau de construction d’une phéromone, une substance chimique qui attire les autres. sur le chantier et leur « indique » où construire. De cette manière, l’action d’une fourmi ouvrière déclenche l’activité d’autres fourmis dans un processus auto-amplifié.

Si les termites, comme les fourmis, dépendaient également des phéromones pour guider leur activité de construction, alors elles ne devraient pas montrer de préférence pour le dépôt de leurs pellets de matériaux de construction dans un endroit particulier, car il n’y avait pas de phéromones dans les sables artificiels préparés par les expérimentateurs. Mais tel n’a pas été le cas : alors que les accumulations de matériaux se sont produites partout dans le sable, les dépôts se sont tous localisés au-dessus des structures déjà existantes.

Peut-être pourraient-ils évaluer l’élévation des petits piliers et les hétérogénéités du terrain, et ainsi continuer à ajouter des matériaux de construction par-dessus les structures déjà existantes. Mais ce n’était pas le cas non plus : en effet, les termites déposaient leurs pellets de construction avec la même probabilité aussi bien sur les piliers bas que sur les piliers hauts.

Une autre hypothèse était que les termites pouvaient détecter la courbure du substrat du bâtiment, puisque certains modèles précédents avaient montré qu’il suffisait d’ajouter constamment des perles aux endroits de plus grande courbure pour produire des structures très complexes qui ressemblent aux nids de termites de certaines espèces.

“Dans nos simulations, nous observons que les petites hétérogénéités de surface ont une plus grande courbure que le substrat plat environnant et se dilatent donc pour former un pilier ; les extrémités pointues des piliers, à leur tour, attirent davantage de dépôts de matériaux de construction et continuent de croître jusqu’à ce qu’elles soient scinder ou fusionner avec un autre pilier, etc. ; Des structures très complexes peuvent être formées avec cette règle simple” déclare Giulio Facchini, premier auteur de l’étude et chercheur à l’Institut Matière et Systèmes Complexes du CNRS à Paris, France.

En fait, lorsque les termites ont été confrontés aux stimuli artificiels fournis dans les expériences, Ils ont toujours préféré construire dans les endroits présentant la plus grande courbureen ajoutant des perles au sommet des piliers (quelle que soit leur hauteur), et lorsqu’un petit stimulus du mur comme prévu, la plupart du temps ils ont continué à ajouter des perles aux deux coins du mur, les deux points où la courbure atteint son maximum.

Le problème est le suivant : comment les termites ont-ils pu détecter de manière aussi fiable la courbure des structures qu’ils construisaient ? Les chercheurs avaient l’idée que l’évaporation de l’eau et l’humidité pourraient y être pour quelque chose.

“Les termites sont très sensibles aux concentrations d’humidité : contrairement à la plupart des autres insectes, ils ont un exosquelette fin et une peau douce, ce qui signifie que même une exposition prolongée à des niveaux d’humidité inférieurs à 70 % peut être mortelle pour eux”, explique Andrea Perna, professeur de systèmes complexes. à l’IMT et coordinateur de recherche. ““Il n’est pas surprenant qu’ils puissent ressentir ces gradients d’humidité et y réagir par leur comportement.”

“Nous avons trouvé une solution que l’un des critiques anonymes du magazine eLife a décrite comme “très intelligent et low-tech”: Nous avons préparé des sables expérimentaux identiques à ceux utilisés avec les termites, mais en imprégnant cette fois l’argile avec une solution saline. de bicarbonate de soude”, explique Facchini.

“En s’évaporant, l’eau de la solution saline a laissé de petits cristaux de sel dont la croissance marquait les régions de plus grande évaporation : c’étaient les pointes des piliers, les coins des murs : exactement les mêmes régions que les termites avaient sélectionnées pour leur activité de construction.

“Ce qui nous a vraiment surpris, c’est de découvrir que les termites utilisent une solution aussi simple à un problème très complexe”, explique Perna.

“Dans nos expériences, la complexité du nid découle d’un mécanisme simple : les termites n’ont besoin que d’ajouter des granulés de matière en fonction de l’humidité locale, mais les granulés qu’ils ajoutent à leur tour modifient tout le schéma d’évaporation et d’humidité, inciter d’autres termites à construire dans un endroit différent, et ainsi de suite, jusqu’à ce que des structures très complexes soient produites“, a-t-il conclu.