211service.com
Le secret des réseaux de transport de fourmis
Parmi les réseaux de transport les plus impressionnants de la planète figurent les sentiers complexes que les fourmis créent autour de leurs nids. Ces réseaux naissent de l’exploration par les fourmis de leur environnement et finissent par canaliser la distribution de nourriture pour la colonie et les déplacements quotidiens de centaines de milliers d’individus.
De plus, ces réseaux ne sont pas qu'un entrecroisement aléatoire de l'espace. Au lieu de cela, ils constituent une solution très efficace au problème de la recherche et du transport de nourriture. Divers groupes ont créé des algorithmes de recherche de nourriture semblables à des fourmis pour effectuer d'autres types d'exploration virtuelle.
Une question qui a fasciné les biologistes est de savoir comment les fourmis construisent ces réseaux. Ils savent depuis un certain temps que les fourmis laissent de petits dépôts de phéromones lorsqu'elles voyagent et que d'autres fourmis suivent ces traces, laissant leurs propres dépôts. Cela augmente la concentration de la phéromone, renforçant la piste.
Mais l'algorithme précis qui régit la façon dont les fourmis répondent aux phéromones a été plus difficile à cerner. De nombreuses expériences montrent qu'une piste ne peut être renforcée que si les fourmis ont une probabilité disproportionnellement plus élevée de suivre une piste avec une concentration de phéromone plus élevée.
Les biologistes ont toujours supposé que cette réponse disproportionnée signifie que les fourmis doivent avoir une réponse non linéaire au produit chimique. En d'autres termes, la tendance d'une fourmi à se tourner vers un dépôt de phéromone est liée de façon non linéaire à la concentration.
Mais cela semble entrer en conflit avec l'un des grands triomphes de la biologie expérimentale - la loi de Weber, qui relie l'intensité perçue d'un stimulus à sa grandeur physique. Les biologistes savent que cela vaut pour la perception humaine de nombreux stimuli, tels que l'intensité du son, et l'ont également vérifié chez de nombreux insectes. Alors pourquoi pas chez les fourmis ?
Aujourd'hui, Andrea Perna de l'Institut des Systèmes Complexes de Paris Ile de France et quelques potes résolvent le problème. Ces gars-là ont développé une toute nouvelle façon d'imager les traces de phéromones qui leur permet d'étudier la réponse des fourmis aux phéromones avec plus de détails que jamais auparavant.
Ils disent que la structure des traînées de fourmis peut être entièrement expliquée si la réponse des fourmis à une concentration de gouttelettes de phéromone est linéaire. Une fourmi se tournera vers la gauche proportionnellement à la différence entre la phéromone qu'elle a sur son côté gauche et la phéromone sur sa droite, disons Perna and co.
Ils soulignent également que c'est exactement ce que prédit la loi de Weber.
Alors d'où vient la non-linéarité nécessaire pour créer des sentiers ? Perna et co disent que le comportement des fourmis est inévitablement bruyant. Nous montrons que la non-linéarité requise ne réside pas dans la réponse perceptive des fourmis, mais dans le bruit associé à leur mouvement, disent-elles.
C'est un résultat fascinant car il révèle comment la complexité de la nature se forme avec les entrées les plus simples.
Et cela a clairement des implications pour l'étude d'autres structures complexes créées par les fourmis, telles que leurs nids. La façon dont les fourmis créent ces énormes structures vibrantes a longtemps intrigué les biologistes.
Perna et ses amis font allusion à une réponse dans leur conclusion. On peut imaginer que d'autres phénomènes collectifs, comme la prise de décision en groupe, pourraient également être fondés sur un couplage entre la loi de Weber et de simples mécanismes de rétroaction.
Dans le cas des nids, ce mécanisme devrait fonctionner en trois dimensions plutôt qu'en deux. Mais cela ne devrait pas être trop difficile. Peut-être un problème qu'un modèle informatique relativement simple pourrait aider à résoudre.
Réf : arxiv.org/abs/1201.5827 :Règles individuelles pour la formation de modèles de sentiers chez les fourmis argentines (Linepithema Humile)