image: Ants running on a bridge. view more
Credit: Emmanuel PERRIN/CRCA/CNRS Photothèque
Que ce soit sur la route des vacances ou sur les trajets quotidiens, les embouteillages touchent aussi bien les voitures que les piétons. Des chercheurs du Centre de recherche sur la cognition animale (CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier) et de luniversité dArizona (États-Unis) démontrent que les sociétés de fourmis sont, quant à elles, préservées de ces problèmes et circulent avec aisance même quand le trafic est extrêmement dense. Ainsi, leur récolte de nourriture ne perd jamais en efficacité. Ces travaux sont publiés dans la revue eLife le 22 octobre 2019.
Les embouteillages illustrent parfaitement le problème associé à une trop forte concentration dindividus qui circulent dans un même espace. Si lon regarde pourtant les déplacements de grandes colonies de fourmis, celles-ci ne semblent pas rencontrer ce problème. Afin de percer le mystère de lincroyable gestion routière de ces insectes, les chercheurs ont mené 170 expériences filmées afin dobserver le trafic ou flux (1) des fourmis entre leur nid et une source de nourriture. Ils ont joué sur la largeur de la route et le nombre dindividus participant à lexpérience (de 400 à 25 600) pour faire varier la densité, c'est-à-dire le nombre dinsectes par unité de surface.
Surprise : chez les fourmis, quand la densité augmente, le flux croît puis devient constant, contrairement aux êtres humains qui, au-delà dun certain seuil de densité, ralentissent jusquà avoir un flux nul et provoquer un embouteillage (2). Les fourmis, elles, accélèrent jusquà atteindre la capacité maximale dindividus supportés par la route. Lorsque la densité devient trop importante et que les collisions entre fourmis sont trop nombreuses, les fourmis changent alors de stratégie : elles préfèrent éviter les collisions couteuses en temps plutôt que de continuer daccélérer. Par ailleurs, les chercheurs ont observé quà trop forte densité, les fourmis ne sengagent plus sur la route et attendent simplement quelle diminue pour se lancer.
Si le trafic chez les fourmis présente de nombreuses analogies avec les mouvements de piétons et de véhicules, il repose aussi sur des différences fondamentales. Protégés par leur exosquelette, ces insectes ne craignent pas les chocs ce qui leur permet daccélérer alors que nous, êtres humains, préférons ralentir. De plus, les colonies partagent un but commun lors de leurs déplacements : la récolte de nourriture, qui ne perd jamais en efficacité quelle que soit la densité. Les fourmis ne semblent pas tomber dans le piège des embouteillages car elles adaptent en continu leurs règles de déplacement en fonction de la densité locale là où le trafic automobile, lui, suit des règles imposées comme sarrêter au feu rouge, indépendamment du trafic.
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Notes
(1) Nombre dindividus qui parcourent une certaine distance par unité de temps.
(2) La variation du flux en fonction de la densité est décrite par une courbe en cloche.