La fourmi argentée du désert, Cataglyphis bombycinus



Cataglyphis bombycinus* est une petite fourmi de couleur argentée, atteignant quelques millimètres et vivant principalement dans les zones désertiques, entre le sud de l'Espagne, passant par l'Afrique du Nord, jusqu'au désert de Gobi de la Mongolie et de la Chine. Capable de supporter les chaleurs extrêmes du sol saharien, elle dispose de nombreuses capacités développées spécifiquement pour lui permettre de résister et d'évoluer dans les milieu arides et chauds. Outre son extraordinaire résistance à la chaleur, qui la classe parmi les espèces terrestres les plus thermophiles (thermo-résistantes), elle est également l'un des animaux les plus rapides par rapport à sa taille : ses longues pattes et sa technique particulière de course sur 4 d'entre elles, lui permettent de parcourir l'équivalent en une seconde de 100 fois sa taille, un record rarement atteint dans l'ensemble des espèces vivantes.

(Parfois improprement appelée cataglyphis bombycina - taxon invalide. Le taxon valide (Roger, 1859) est cataglyphis bombycinus.)

Mandibules de C. Bombycinus (img : sciencephotolibrary)
Cataglyphis bombycinus (parfois, Bombycinus, fourmi des sables, fourmi argentée du Sahara, fourmi du désert), comme au moins 4 autres espèces de Cataglyphis vivant dans le Sahara (C. fortis, C. savigny, C. bicolor, C. mauritanicus) a développé d'étonnantes capacités pour composer avec la chaleur et l'aridité du désert.

Abri de circonstance

Tout d'abord, elle vit dans des terriers creusés à même le sable grâce à ses mandibules spécialement évoluées pour cette fonction, longues et incurvées, qui lui permettent d'accrocher, porter et déplacer aisément des boulettes de sables. Ces nids construits à au moins 30 centimètres en dessous du sol présentent une fraicheur et une humidité suffisante pour donner à la colonie le confort dont elle a besoin : quoique le sol saharien atteigne fréquemment les 50 à 70°C, le terrier entretient une atmosphère humide et ombragée se maintenant entre 25 et 30°.

Course contre la montre

C. Bombycinus, Saharan Silver Ant. Img : DPA
Cataglyphis bombycinus est malheureusement la proie de nombreux prédateurs du désert particulièrement voraces, tels que lézards ou scarabées. son principal prédateur, le lézard Acanthodactylus dumerili, est également une espèce très résistante à la chaleur, à peine un peu moins... La fourmi argentée n'a donc d'autres choix que d'attendre les moments de la journée lors desquels il fait suffisamment chaud pour que le prédateur se terre sous le sol et ne représente plus un danger, et lors desquels la température est encore supportable pour la fourmi. Cataglyphis bombycinus sort alors rapidement de son terrier dans un formidable rush en quête de nourriture... des cadavres d'animaux et d'insectes qui eux, se sont fait surprendre par la chaleur. Chaque sortie dure environ une dizaine de minutes, sachant que plus long le temps est passé à l'extérieur, plus grandes sont les chances de succomber aux pouvoirs infernaux et conjugués, du soleil et du sable brûlant.

Médaille d'or de la résistance pour la couleur argent

Pour résister à la chaleur, la morphologie de la fourmi s'est spécialisée au fil du temps : elle présente ainsi des poils brillants couleur argent sur tout son corps, qui lui ont valu le surnom de fourmi (saharienne) d'argent (ou fourmi argentée du Sahara). Ces poils permettent à Cataglyphis bombycinus de refléter efficacement lumière et chaleur du soleil, diminuant d'autant l'impact de l'astre sur le métabolisme de l'insecte. Cette adaptation morphologique est par ailleurs loin d'être la seule.

Les poils couleur argent de Cataglyphis Bombycinus, reflétant la chaleur et la lumière du Soleil (Img : Hector B)
Déclenchement anticipé d'une "Stress-induction"

Cataglyphis bombicynus sait aussi préparer à l'avance son corps à une sortie en milieu à température élevée, en synthétisant des protéines spéciales protectrices de la chaleur (heat schock proteins). Ces protéines adaptés à des conditions extrêmes agissent en temps que chaperon de réactions métaboliques nécessaires au bon fonctionnement des cellules et à la production d'autres protéines essentielles. elles ne sont pas seulement adaptées (et synthétisées en réaction à) la chaleur, mais à d'autres formes d'agressions environnementales comme la dessication et parfois même le froid extrême.

En temps normal, on trouve ces protéines chez la majorité des espèces vivantes, mais elles sont alors actives en réponse aux changements (généralement brutaux) des conditions environnementales, telles que la chaleur extrême. La synthèse de ces protéines est alors une réponse au stress environnemental, et prend donc une dizaine à quelques dizaines de minutes après que les conditions du milieu soient devenues dangereuses, pour devenir un moyen de résistance efficace. C'est bien trop peu pour les Cataglyphis bombycynus qui nécessitent rapidement cette protection : la synthèse de ces protéines en temps que réponse au stress à la sortie du nid ne se ferait pas assez rapidement pour protéger la fourmi. Celle-ci a donc évolué de sorte à provoquer une augmentation de la synthèse des Heat Schock Proteins, quelques minutes avant même de sortir du nid. Le métabolisme de la fourmi est alors protégé dès la sortie dans le four désertique contre les températures de surface allant jusqu'à 90°C. La température interne de la fourmi peut elle même résister à une élévation jusqu'à 50°C, et la fourmi commence à péricliter dangereusement aux alentours de 70°C.

Course aux armes et Armes de courses

L'évolution morphologique des Cataglyphis ne s'arrête encore pas là : pour faire face à la chaleur extrême du sol saharien, les fourmis du désert disposent de pattes plus longues que leurs collègues fourmis des zones moins hostiles. Grâce à la taille de ses membres, Cataglyphis bombycinus se trouve à distance plus élevée du sol, et quelques dixièmes de millimètres de différences apportent un très net avantage en matière de protection et de résistance à la chaleur. Le corps réhaussé par rapport au niveau du sol, la fourmi argentée du Sahara a pu développer des techniques de course inédites. Quand la majorité des fourmis marchent, trottent ou courent avec toujours 3 pattes au moins au sol, Cataglyphis Bombycinus peut adopter une course sur 4 pattes au lieu de 6. Cette technique de course permet à l'insecte d'atteindre une vitesse élevée au trot et surtout lorsqu'elle tente d'échapper à un prédateur.

Le podomètre interne ou la maîtrise de l'espace et des distances

Toutes ces capacités permettent à Cataglyphis bombycinus de préparer son corps et d'affronter la terrible température du Désert en plein milieu de journée... Pendant quelques minutes seulement, cependant. Chaque sortie est rapide, ne dure qu'une dizaine de minutes, et le désert étant principalement constitué de dunes mouvantes, sans ombre, caillou ni végétation, il est alors extrêmement difficile de s'y repérer...

Une fois sortie de son terrier, la fourmi arbore toutefois un comportement curieux : elle court rapidement sur une faible distance, s'arrête, se tourne vers le soleil et repart pour une courte distance, se retourne... et ainsi de suite. Cataglyphys examine lors de ces arrêts, le soleil, l'un des rares éléments du désert qui puisse servir de repère. Plus précisément, il semble qu'elle soit à même d'analyser l'angle de sa course par rapport à l'astre, là encore dans une performance rare : dès qu'elle a trouvé de la nourriture, elle est alors capable de retourner directement, en ligne droite, à son nid, sans se tromper de route. Pour l'aider dans son estimation des distances, cette fourmi du désert est aussi capable de compter ses pas (du moins, estimer une distance parcourue à partir du nombre de pas effectués) et vraisemblablement, de se forger une représentation spatiale de l'espace et de son parcours en fonction de l'angle au soleil et de la distance parcourue. Cette évolution entre en cohérence avec l'optimisation du temps de sortie : pour revenir au nid, la fourmi met le minimum de temps possible et conserve ses chances de succès dans sa quête de nourriture (et de retour au nid saine et sauve!), dont elle peut porter de 20 à 50 fois son poids!

Fourmi avec échasse et une congénère (img : Sciences)
Cette analyse podométrique et spatiale de l'environnement, probablement instinctive mais cognitivement complexe, constitue une étonnante performance cérébrale prise en charge par un système nerveux central relativement petit et peu fourni : à peine 40 000 synapses pour un cerveau de 0,1 mg. Le calcul du nombre de pas est pourtant une donnée établie : une fourmi saharienne à laquelle on aurait raccourci les pattes artificiellement se comporte comme si elle n'était plus capable de s'orienter correctement (sous-estimation des distances), et ne retrouve que laborieusement, si ce n'est pas du tout, son nid. Il en va de même pour les fourmis auxquelles on a rajouté des "échasses", qui surestiment alors les distances.

Cataglyphis rapidus

Mais toutes ces capacités formidables paraîtraient presque anodines en comparaison à l'extraordinaire rapidité de cet insecte : bien qu'ayant une taille très modeste de l'ordre de 5 millimètres, Cataglyphis bombycinus survole littéralement le sol désertique à une vitesse ahurissante moyenne (trot) s'établissant à 30 cm par seconde. Cependant, en situation de stress, par exemple face à un prédateur ou lorsqu'elle commence à être en surchauffe (et qu'il lui faut par conséquent retrouver rapidement son nid), elle peut atteindre la vitesse hallucinante d'un mètre par seconde, ce qui en fait l'un des, sinon le, plus rapide des animaux terrestres (par rapport à sa taille). Si elle avait taille humaine (1m75, et en négligeant le fait que son exosquelette n'y résisterait pas!), elle se déplacerait alors à 350 mètres par seconde! Sachant que la vitesse du son s'établit aux alentour de 343 m/s, elle serait donc capable de franchir le mur du son, et de courir à une vitesse supérieure à Mach1, créant un bang supersonique à chacune de ses prodigieuses accélérations!

* Pour comparaison, le guépard, l'animal terrestre le plus rapide de la planète, atteint au mieux de sa forme quelques 32 m/s seulement, c'est-à-dire, 10 fois moins vite que Cataglyphis bombycinus (par rapport à sa taille). Edition : il a récemment été établi que l'animal le plus rapide par rapport à sa taille était une espèce d'acarien (a voir sur le site des records du monde)

Lutte et sacrifice face au dieu Soleil

Malgré l'efficacité et la conjugaison de toutes ces formidables adaptations morpho-chimiques, la lutte contre le soleil et la prédation est inégale, et c'est bel et bien dans le nombre - comme chez la plupart des espèces de fourmis - que la survie devient possible. Aux heures transitoires de la journée, fourmis argentées et prédateurs luttent chacun contre la chaleur et contre leurs antagonistes, pour trouver la précieuse nourriture. Lorsque le soleil est trop puissamment installé dans le ciel pour que les prédateurs puissent continuer leur recherche de fourmis argentées, ses dernières subissent un stress terrible pour supporter la température extrême. Pour la survie de la colonie, il leur faut cependant rechercher, parfois désespérément, leur subsistance, et lors de cette quête, nombres d'entre elles succombent de la chaleur lors de sorties trop longues, et demeurent alors le repas de leurs congénères.

Documentaire, The amazing Cataglyphis Bombycina

Ci-dessous, un documentaire de quelques minutes réalisé par l'équipe du célèbre naturaliste David Attenborough. Ce documentaire explique (en anglais) les méthodes d'orientation des Cataglyphis, en même temps qu'il montre ces petites fourmis du désert à l’œuvre dans leur quête de nourriture et leur retour au nid. Les pattes se déplacent si vite qu'on a l'impression d'un corps sans pattes, se déplaçant tel un fantôme au dessus du sol!

Références
Gullan P. J., Cranston P. S. "The insects : an outline of entomology". Wiley-BlackWell, Nature
Wittlinger M., Wehner R., Wolf H. (2006). The Ant Odometer: Stepping on Stilts and Stumps. Sciences 30 June 2006 : Vol. 312 no. 5782 pp. 1965-1967.
Khamsi R. (2006). Ant use pedometers to find home. Newscientist. Online. Retrieved on August 2011.


2 commentaires:

Sylvain Sylvain a dit…

Bravo, article captivant tout simplement remarquable.
D'après mes observations sahariennes, l'hiver, l'espèce est très active au lever du jour, même lorsque le soleil est derrière les dunes. Elles restent alors plus longtemps dehors et si elles ne courraient pas tout le temps on pourrait les prendre pour des fourmis banales.
Autre fait remarquable, en raison surement de cette course effrénée, elles ne coopèrent pas ensemble pour ramener quelque chose de trop lourd.

Et pour finir, une énigme : cette prodigieuse fourmi se rencontre dans le Sahara et dans le désert de Gobi… A-t-elle été transportée par l’homme, sont-ce des espèces jumelles à ancêtre commun…

Les fourmis sont apparues il y a plus de 170 millions d’années, mais se sont réellement diversifiées il y a 100 millions d’années avec l’apparition des plantes à fleur. A l’époque de leur apparition, le super continent appelé la Pangée s’est déjà divisé… et où les deux localisations actuelles de l’espèce, l’Afrique et l’Asie, s’éloignent l’une de l’autre.
L’autre hypothèse, c’est qu’un pont désertique ait relié les deux zones à l’occasion de l’assèchement engendré par les grandes glaciations quaternaires (mais alors il y aurait tout un cortège d’espèces en commun, mais pour ma part, je connais mal la vie dans le désert de Gobi, n’y ayant jamais mis les pattes).
Enfin, dernière hypothèse, qu’aux temps anciens des caravanes, l’espèce ait été transportée à dos de chameaux dans un sens et de dromadaires dans l’autre. Hum difficile à concevoir !
Pour moi l’énigme reste entière !

En tout cas merci pour votre site qui me donne grand plaisir.
cordialement
6le20

S.D. a dit…

Merci! l'histoire de Linepithema humile (http://nature-extreme.psyblogs.net/2011/04/linvasion-europeenne-de-la-fourmi.html) nous montre combien l'homme et ses moyens de transport influent sur la répartition géographique des espèces de fourmis, et combien celles-ci sont promptes et efficaces à s'adapter et occuper un territoire nouveau (en moins d'un siècle). Cette explication parait tout à fait envisageable dans le cas de Cataglyphis bombycinus. L'introduction dans l'un ou l'autre des désert pourrait alors être très récente, une hypothèse qu'on pourrait vérifier en étudiant l'environnement immédiat des fourmis : leurs prédateurs, les autres espèces de fourmis présentes, les espèces symbiotiques, etc... Dans le cas où l'écosystème paraîtrait légèrement déséquilibré, cela constituerait un indice d'une introduction relativement récente.

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