SÉRIE SPÉCIALE DES AVANTAGES ÉVOLUTIFS

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Aujourd’hui on visite le monde merveilleux des plantes carnivores. Une des passions de notre grand chum, Charles Darwin! Une de ses grandes questions : comment une plante en est arrivée à manger des animaux? Lis ce qui suit!

Les plantes carnivores, sont un groupe de plantes vasculaires (celles avec des vraies tiges et racines et des fleurs, donc pas des algues) très diversifié. Plus de 600 espèces à travers le monde! Ce qui est fascinant chez les plantes carnivores, c’est qu’environ six fois dans l’histoire de la vie sur Terre, la caractéristique « carnivore » est apparue indépendamment. Six fois dans l’histoire, la magie de la sélection naturelle a forcé des végétaux à s’adapter et optimiser leur photosynthèse en profitant des animaux comme source de nutriments pour croître là où les autres végétaux ne pouvaient pas.

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Les captures

Là, ne va pas penser qu’une gang de marguerites se font des steaks chaque samedi soir, nenon. En fait, ce sont surtout les feuilles et les enzymes digestives des plantes carnivores qui font la job. Un peu comme chez les animaux, ces plantes ont différentes stratégies pour attraper leur proies. BTW, leurs proies, ce ne sont pas des lapins… Ce sont plus des petits invertébrés, des acariens, des protozoaires*.  

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Pour les attraper, les plantes carnivores ont un mode de capture passif ou actif. Avec leur nectar, elles attirent les insectes et une fois rendus, ils tombent dans le piège et c’est le cas de le dire! Certaines comme les sarracénies ont des feuilles transformées en tubes qui accumulent de l’eau. Une piscine fatale pour bien des insectes…

Les plantes qui ont une technique de capture un peu plus active attirent aussi leurs proies avec du nectar sucré et collant qui perle sur des petits poils qui couvrent leurs feuilles de capture. Quand la proie, disons une mouche, reste collée sur ces poils, les feuilles se referment telle une mâchoire d’un T-Rex sur un personnage random dans Jurassic Park.

Dans les deux cas, ce sont des enzymes digestives – des produits chimiques produits par les tissus de la plante, un peu comme dans ton estomac – qui désintègrent la proie. Parce que même si les feuilles d’une dionée ont l’air de cette fameuse mâchoire de T-Rex, c’est quand même pas des vraies dents qui bordent ses feuilles!

Les dionées qui dinent
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Mais l’avantage dans tout ça? Ça semble beaucoup d’énergie dépensée pour une plante qui pourrait se nourrir simplement par la photosynthèse?

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Milieu pauvre, riche en stratégies

Ah ben la question est bonne! En fait, les plantes carnivores poussent surtout dans des tourbières et d’autres milieux humides très pauvres en nutriments. Ces milieux-là contiennent vraiment pas beaucoup d’azote et de phosphore, deux éléments essentiels à la croissance des plantes. Comme les brocolis et les croûtes que ta mère te forçait à manger! Donc, quand les plantes carnivores digèrent un insecte, ça leur permet de compléter leur diète avec des nutriments, dont l’azote et le phosphore, qu’elles sont incapables de puiser dans leur environnement. Et ça, ça leur donne un avantage ééééénorme sur les autres végétaux!

La plupart des plantes sont incapables de survivre dans ces écosystèmes pauvres car elles manqueraient de nutriments essentiels pour compléter la job de la photosynthèse. Comme si tu mangeais juste des pâtes sans jamais manger de légumes… (Miam, mais non.) Il te manquerait un petit quelque chose. L’habitat limite donc la croissance de ces végétaux, mais pas celle des plantes carnivores! Un moyen efficace d’éviter la compétition.

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L’avantage évolutif des plantes carnivores? Être capable de manger des steaks de mouches, là où il n’y a pas de smoothie vitaminé.

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NOTES

* Un groupe d’organismes généralement unicellulaires qui font 1 millimètre de long…

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Sources images : Aaron Carlson, Bjorn S.

SÉRIE SPÉCIALE DES AVANTAGES ÉVOLUTIFS

On commence aujourd’hui une série spéciale d’articles sur les avantages évolutifs. On a cru bon de finir l’année en beauté en te surprenant encore avec des exemples plus grands que nature d‘adaptations extraordinaires.

Avant de se lancer dans un tour du vivant bien adapté, on doit d’abord poser quelques bases. C’est quoi les avantages évolutifs? On les appelle aussi des avantages sélectifs. Ce sont des caractères transmis héréditairement. Ils permettent à un organisme d’être mieux adapté à son milieu, d’avoir un plus haut taux de survie et de reproduction que les autres individus de son espèce ou des autres espèces. (Il est, en quelque sorte, un meilleur compétiteur). En gros, c’est le résultat de ce qu’on appelle la sélection naturelle.

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Parce que ces caractères sont si bénéfiques, ils vont se répandre dans les populations : c’est l’évolution. On appelle souvent ces avantages, des mutations, puisqu’ils sont issus de dérives génétiques, comme une modification des gènes des parents transmis à leur progéniture. Attention. Il ne faut pas confondre adaptabilité avec flexibilité. Ou avec apprentissage ou encore avec acclimatation. Ce sont bien des changements chez un individus et ils peuvent être influencés par le milieu. Mais ils ne sont pas hérités.

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Quelles caractéristiques?

Pour considérer une caractéristique d’un vivant comme une adaptation évolutive, il faut être capable de démontrer que ce trait spécifiquement lui donne un avantage sur les autres. Il doit donc être observable et mesurable. Ces traits sont dictés par la génétique, mais aussi par les conditions environnementales auxquelles l’organisme est soumis. L’ensemble des caractères avantageux (à différents degrés) d’un individu sont inclus dans son phénotype. Son comportement, son histoire évolutive, les traits de ses ancêtres, sa morphologie (comme la couleur d’un pelage), sa physionomie (comme la capacité de modifier son métabolisme pour l’hibernation), ses caractéristiques cellulaires (comme les chloroplastes des plantes), et bien d’autres traits composent ce portrait évolutif d’un individu.

On trouve dans la nature toutes sortes d’avantages, que ce soit pour collecter des ressources, manger des aliments spécifiques, échapper aux prédateurs, avoir une meilleure santé ou pour impressionner les femelles. Ces adaptations, comportementales, physiques ou autres, ont pour but d’augmenter les chances de l’individu d’atteindre la maturité pour pouvoir se reproduire et éventuellement transmettre ces bons gènes. C’est le succès reproducteur. (Oui, tout est dans tout.)

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Darwin, encore

Ce procédé évolutif dynamique a été proposé par Darwin, dans sa célèbre théorie de la sélection naturelle. Selon lui, à chaque génération, les individus qui ont des avantages par rapport aux autres, sont « sélectionnés » par le milieu. C’est cette théorie phare de l’écologie qui permet d’expliquer la diversité et la finesse des adaptations qui sont présentes dans la nature.  

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Alors, la toxicité de certaines plantes comme l’asclépiade, la forme de la plie, la forme des graines des végétaux, la manie fâcheuse de la mante femelle de manger son mâle, la façon peu orthodoxe des plantes carnivores de se nourrir, la tête nue des urubus, les écailles des pangolins, le nez du condylure, les stridulations, les troupeaux de bisons et les essaims d’abeilles, les producteurs-chapardeurs, la production de mucus des amphibiens, les plantes qui poussent au printemps, la taille du saule arctique, sont tous des exemples de ces avantages qui rendent le vivant awesome.

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Par Anne-Frédérique, éducatrice-naturaliste senior

Sources images : Pixabay, David Brossard

Elle est parmi nous plusieurs mois par année. On n’y peut rien. Certains l’adorent; d’autres la détestent vigoureusement. Elle est dure ou molle ou poudreuse. En slush, en banc, en flocon, en tapis ou en croûte, elle fait partie de notre héritage qu’on le veuille ou non. C’est dans notre sang de gens du nord : la neige, c’est notre vedette hivernale difficile à ignorer.  

La neige, c’est vrai, présente des inconvénients notables. Elle est synonyme de froid et d’humidité, qui font rarement bon ménage. « Allo le nez qui coule et les frissons! » Il faut sortir sa pelle ou sa souffleuse pour la pousser pour continuer de vivre normalement. Elle engloutie tout. Elle peut être tellement lourde qu’elle casse les branches des arbres et fait s’effondrer les toits des immeubles. Mais on est pas ici pour se rappeler ses moins bons coups, mais plutôt pour highlight tous les avantages qu’elle représente. D’ici à la fin de ce billet, peut-être qu’on verra à quel point on est chanceux d’être enseveli la moitié de l’année! \ (•◡•) /

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Dans notre beau pays, la neige, c’est important. 36 % des précipitations sur notre territoire nous arrive sous forme de flocons. Cette neige, lorsqu’elle s’entasse et se cristallise crée des glaciers. Environ 200 000 km2 canadien sont recouverts de glacier. Les glaciers alpins, a.k.a. les neiges éternelles des Rocheuses (soit le manteau neigeux qui ne fond pas en altitude) ou la calotte glaciaire qui recouvre le pergélisol des îles arctiques : la glace se déplace, mais elle ne part jamais. La neige fait non seulement partie de notre pays, mais elle le modifie en créant des fissures et des criques gigantesques. Soyons fiers de nos vallées glaciaires!  

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Chaud ou froid

La neige, à part alimenter les conversations de voisins de novembre à mai, elle a plusieurs fonctions. D’abord, elle isole. Imagine un matin froid de mars où il fait -15 °C. À ce même moment, sous la douzaine de centimètres de manteau neigeux (la neige accumulée par terre), il fait entre 0 et -1 °C. Et si on creuse un peu plus profondément dans le sol, c’est encore moins froid! Pourquoi pas passer l’hiver sous la neige alors? C’est exactement ce que beaucoup d’animaux font. Autant les hibernants comme certaines grenouilles forestières y sont en sécurité, autant des animaux actifs parcourent leurs tunnels de neige, tout l’hiver durant, à l’abri du froid (et des renards).

Cette isolation naturelle est aussi une protection de choix pour les plantes. Pour les racines et les bulbes de celles qui sont en dormance et pour les graines de celles qui attendent de germer aux premières chaleurs de l’été.  

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C’est juste de l’eau

Le manteau neigeux, c’est aussi une réserve impressionnante d’eau. Quand elle fond (parce que la neige fond, elle disparaît pas…), elle se déplace sous forme liquide. Elle ruisselle. Elle est essentielle pour gorger les sols au printemps. C’est d’ailleurs un élément déclencheur de la coulée des érables : pas de neige, pas de sirop… (C’est un « pensez-y bien ».)  Lors de la fonte, c’est vrai qu’un trop plein d’eau peut causer des crues impressionnantes, détruire des barrages de castors au passage et inonder ici et là. Mais c’est ce flux d’eau qui alimente les nombreuses rivières du Québec. Oh et qui est-ce qui utilise l’eau comme principale source d’énergie? Oui, nous…  

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La neige et le Soleil : deux vieux chums

Étrangement, un autre rôle important de la neige est directement lié au Soleil. La neige a pour fonction de réfléchir la lumière solaire et de limiter l’augmentation de chaleur absorbée par la Terre.  

Quand une surface est touchée par la lumière, elle l’absorbe ou la reflète ou les deux. Ce pouvoir réfléchissant, ça s’appelle l’albédo. Il se mesure sur une échelle de 0 à 1*. Si une surface est noire ou foncée, elle aura un albédo près de 0. La lave, par exemple, a un albédo de 0,04 (elle reflète 0,04 % de la lumière). Le manteau neigeux, fraichement tombé, a un albédo de près de 0,90.

Ce réfléchissement a donc une répercussion sur la température de la Terre (dans le sol pour l’énergie absorbée et dans l’atmosphère pour celle réfléchie). Si la planète était recouverte d’eau, sa température moyenne serait de 32 °C environ (contre 15 en réalité)**. Ce serait dû à un albédo faible de l’eau. C’est donc essentiel d’avoir des zones enneigées sur le globe pour pallier à ce phénomène.  

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Récemment, la communauté scientifique a remarqué que les océans se réchauffent super vite (t’sais, à cause du réchauffement climatique extrême qu’on vit…). Cette augmentation de la température de l’eau accélèrent la fonte des glaciers, de la neige éternelle. Des surfaces avec un albédos élevé sont donc remplacées par des zones avec un albédos faibles : cette modification influence le système climatique terrestre. On se retrouve avec de moins en moins de zones avec un albédos élevé et donc une température terrestre qui augmente.***

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Et finalement, la neige, elle nous permet de faire plein d’activités cool qu’on peut simplement pas faire en été. Enfiler ses raquettes et explorer hors sentier les forêts enneigés après une grosse bordée. Dévaler les pentes en tube comme les loutres. Observer sur sa mitaine la délicatesse des flocons. Aller voir les sculptures de glace au Carnaval de Québec, faire des des bonhommes de neige, recréer des scènes de la Guerre des tuques. Patiner sur le canal Rideau. Découvrir la nature, endormie, oui, mais aussi bien adaptées pour le froid. Défriper ton habit de neige en pratiquant des tonnes d’activités de plein air hivernal. Et la liste se poursuit…  

Donc, oui, faut la pelleter, mais la neige, elle est reste un incontournable, un essentiel!  

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NOTES

* L’albédo moyen de toutes les surfaces de la Terre est de 0,3.  

** Si elle était recouverte entièrement de glace, la température moyenne terrestre serait d’environ -52 °C…

*** Évidemment, ce n’est pas le seul facteur qui fait augmenter la température de la Terre. Mais, s’en est un.  

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Par Anne Frédérique, éducatrice-naturaliste senior

Sources images : Ansgar Walk, Pixnio, Pixabay

« Les insectes hibernent-ils en hiver? »

Qui s’est déjà plaint de piqûres de moustique en hiver? Est-ce que nos grosses couches de vêtements nous protègent? Ou bien est-ce que tous les insectes se volatilisent à l’arrivée du froid? On élucide ce mystère en répondant à cette question : les insectes hibernent-ils en hiver?

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Les insectes sont des petits êtres bien intrigants. Parfois nous les aimons, parfois ils nous énervent, surtout quand ils se décident à nous piquer! En été, ils sont partout! En train de butiner les fleurs, de fonder une colonie ou de nous tourner autour de la tête. Cependant, dès que les beaux jours chauds de l’été laissent place à la fraicheur de l’automne, ils disparaissent. Mais que deviennent-ils vraiment?

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Le métabolisme des insectes

Contrairement aux humains, les insectes sont des êtres dits ectothermes ou animaux à « sang-froid »*. Cela veut dire qu’ils ne produisent pas leur propre chaleur et que leur température corporelle est directement liée à celle de leur environnement. Ainsi, pour se réchauffer, ils prennent des bains de soleil, et pour se rafraîchir, ils se réfugient sous la terre.

Mais alors, comment se réchauffent-ils quand il neige?  

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Les différents mécanismes d’évitement

En réalité, quatre solutions s’offrent aux insectes à l’approche de l’hiver : migrer vers le sud, se cacher, s’adapter aux conditions ou, malheureusement, mourir.

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Ceux qui migrent

Quitter pour aller dans le sud! C’est ce que fait le papillon monarque de façon bien remarquée. Des millions de papillons monarques quittent en même temps les terres canadiennes en direction du Mexique. Ces papillons parcourent près de 5 000 km en moins de deux mois! Impressionnant n’est-ce pas? D’autres insectes choisissent cette stratégie de fuite : la belle-dame, un autre papillon haut en couleurs, certaines sauterelles, de nombreuses espèces de libellules et des pucerons.

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Ceux qui se cachent

D’autres insectes, comme le bourdon, cherchent la chaleur ailleurs. Ils s’enfoncent profondément dans le sol pour se mettre à l’abri du gel. En effet, s’enterrer de 10 centimètres dans le sol équivaudrait à une migration de 100 km vers le sud**! La coccinelle asiatique, peu farouche, choisit quant à elle de s’inviter dans nos maisons, formant des colonies qui profitent du chauffage.

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Ceux qui s’adaptent au froid, en s’activant ou en dormant  

Certains insectes plus téméraires comme les abeilles qui décident de faire du sport pour se réchauffer. En agitant leurs ailes, en groupe, elles créent de la chaleur autour de leur reine. D’autres préfèrent se reposer. On dit qu’ils entrent en diapause (une sorte de dormance chez les insectes (-.-)zzZZ qu’on pourrait comparer à une hibernation). Leur métabolisme ralentit; il s’arrête presque. L’insecte ne respire, ne mange, ne bouge presque plus. Afin de ne pas geler, il évacue l’eau de son corps et produit une substance dans son sang qui agit comme un antigel naturel, le glycérol (une sorte de sucre). Certaines espèces de coléoptères accumulent jusqu’à 30 % de leur poids en glycérol, ce qui leur permet de survivre jusqu’à des températures atteignant -50 °C. Un peu comme les grenouilles des bois!

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Ceux qui ne résistent pas

Cette dernière catégorie d’insectes, bien malheureuse, ne supporte pas le froid. Alors, avant de mourir, elle décide de pondre pour assurer la survie de son espèce. C’est le cas de la mante religieuse avec son oothèque. La nouvelle génération survit à l’hiver sous forme d’oeufs, de larves ou de nymphes en dormance, cachée dans le sol ou sous les feuilles mortes. Ces derniers pourront commencer leur développement à l’arrivée du printemps.

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Un petit geste pour les aider

On peut aider les insectes en été, mais nous pouvons aussi faciliter leur survie en hiver. Rien de plus simple : ne pas ramasser les feuilles et branches quand elles tombent à l’automne. En effet, tout ce qui peut rester au sol (branches, souches, feuilles, etc.) servira de protection pour les insectes. Alors à l’arrivée de l’automne, voici LA parfaite excuse pour vous épargner une tâche de nettoyage fastidieuse. Laissez votre jardin tranquillement se couvrir de feuilles, les insectes ne s’en porteront que mieux!

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NOTES

* C’est aussi le cas des reptiles, comme les tortues et les couleuvres, et des amphibiens+, et bien d’autres animaux!

** Te souviens-tu des animaux subnivaux? C’est la même stratégie.

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Par Aymeric, éducateur-naturaliste

Sources images :  Pixabay, Gilles San Martin, Evelyn White

Dans la nature sauvage, la vie en groupe a plusieurs avantages qu’on connaît déjà. Ça rend plus simple la recherche de nourriture, celle de partenaires, la construction d’un nid ou d’un abri, la sécurité, ça diminue l’effet de la prédation… Vraiment, pourquoi on s’en passerait? Et bien, des insectes, pas plus fous que les autres animaux, en profitent aussi. Les blattes, les gendarmes, des criquets, certaines chenilles qui font de gigantesques tentes de soies, les coccinelles, les pucerons… la liste est longue.

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Tu te demandes sûrement pourquoi les plus fameux insectes sociaux ne sont pas dans cette liste? Parce que tous les regroupements d’animaux ne sont pas organisés de la même façon. Certains insectes sont grégaires, comme ceux mentionnés plus haut, on peut alors dire qu’ils sont sociaux, mais d’autres espèces ont tellement exploité l’idée du groupe, qu’on a donné un petit nom spécial à leur comportement communautaire extraordinaire : l’eusocialité. C’est le cas des fourmis, des termites, des abeilles et des guêpes.

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C’est quoi ça l’eusocialité? C’est lorsqu’un groupe d’individus de la même espèce ont une organisation de communauté où le groupe est divisé en castes d’individus fertiles (chargés de la reproduction) et infertiles (chargés de nourrir et protéger le groupe). Ensuite, on y trouve aussi plusieurs générations différentes; les soins aux plus jeunes y sont donnés par les plus âgés. Et finalement, les individus partagent entre eux de l’informations et de la matière (comme de la nourriture, par exemple). Quand on rencontre tous ces critères, on parle alors d’insectes (le groupe qui nous intéresse ici*) eusociaux.

Certains « penseurs naturalistes » ont même affirmé qu’une organisation sociale, comme une communauté, transcende les organismes qui la composent. En d’autres mots, lorsque chaque individu travaille pour le bien collectif et non pour lui-même, l’ensemble de ces individus crée un superorganisme (comme une fourmilière).

Dans ces groupes d’insectes eusociaux, on rencontre une structure complexe où les tâches de maintien du groupe sont divisées entre les individus. C’est là qu’on voit apparaître le phénomène de castes (on te parle plus en détail de ça juste ici en prenant comme exemple les fourmis). Ces corps de métiers s’adaptent aux besoins de groupes et donc aux facteurs environnementaux qui viennent faire varier ces besoins. Par exemple, alors qu’une reine guêpe a pondu son premier couvain, les premières ouvrières adultes devront remplir plusieurs rôles : soins des larves, défense du nid, recherche de nourriture. Plus la colonie s’agrandit, plus les ouvrières deviennent spécialisées et délaissent certaines tâches pour se concentrer sur une seule.

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Le succès des société bien organisée, où tous les membres du groupe ont leur rôle à jouer, repose sur leur capacité étonnante à résoudre des problèmes. On appelle l’intelligence collective (ou l’intelligence de l’essaim) la capacité des individus à faire converger leur intelligence pour un but commun. Prends par exemple, une fourmi qui découvre une source de nourriture digne de ce nom. Elle rejoint sa colonie et en route vers la fourmilière, elle laisse une trace, un marqueur odorant composé de phéromones**. Cette odeur va ensuite indiquer aux autres fourmis le tracé à suivre pour trouver le butin de nourriture. Ces nouvelles exploratrices laisseront, elles aussi, des phéromones en chemin et lorsqu’il n’y aura plus de nourriture, la trace odorante s’efface avec le temps. Bingo!

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Cet exemple nous ramène donc à la source même de la force des « eusociétés » : la communication. Pour assurer une cohésion parfaite dans le groupe, il faut savoir communiquer, comme les fourmis le font lorsqu’elles trouvent un trésor. Il existe chez les insectes un grand nombre de techniques de communication : les signaux olfactifs et/ou chimiques, sonores comme chez les orthoptères, visuels comme la bioluminescence des lucioles. Il servent à des tonnes de choses. Chez les insectes sociaux, être un expert communicateur, c’est un atout de choix.

Les insectes eusociaux, tels que les fourmis et les guêpes, frottent aussi leurs antennes sur celles de leurs consœurs pour échanger de l’informations. Il faut savoir que les antennes des insectes sont pratiquement couvertes de sensors à phéromones et une de leurs principales fonctions est la communication.

Chez les abeilles, on danse. Les abeilles butineuses, de retour dans la ruche après une sortie de découverte, transmettent à celles restées dans la colonie l’emplacement de sources intéressantes de nectar et de pollen. Une série de pas et de mouvements d’ailes est suffisante pour donner la distance et la direction du talus de fleurs le plus près. Avec une telle communication, la ruche est plus efficace et les chances de survie de chacun sont plus grandes. (On observe dans ce vidéo des abeilles danser et faire le mouvement en 8.)

L’information peut aussi être transmise de manière orale. Non, non. Les insectes sociaux n’ont pas développé de langage, ils utilisent plutôt la trophallaxie a.k.a la régurgitation de nourriture dans la bouche de son ami! Miam! Ces insectes sont munis de deux estomacs, un pour leur consommation individuelle de nourriture et le second, le jabot social, pour transporter de la nourriture pré-digérée qui est destinés aux autres membres de la colonie. Lorsque le transfert se fait, des informations sur la source de la nourriture sont aussi données. 2 pour 1!

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Les comportement des insectes eusociaux sont souvent considérés, au point de vue évolutif, comme un premier pas vers une encore plus grande complexification de la structure sociale. On dit que l’agrégation, en général, assure des interactions entre les individus et permet le développement de comportements encore plus structurés. Encore plus des castes? Des individus avec des morphologies encore plus spécialisés? Des pas de tangos dans la danse de abeilles, qui sait? Ces insectes, déjà extraordinaires, n’ont pas fini de nous étonner.

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NOTES

* Il n’y a pas seulement des groupements d’insectes qui peuvent être qualifiés d’eusociaux. On trouve chez le rat-taupe nu (un charmant mammifère africain, comme son nom l’indique, à mi-chemin entre un rat et une taupe et dépourvu de poil) aussi sont eusociaux, vivant en colonies complexes dans des réseaux souterrains.

** Les phéromones sont une substance chimique que les insectes produisent pour envoyer des messages à leur congénères. Les papillons mâles les utilisent pour signaler leur présence aux femelles, par exemple. Un peu comme les plantes lorsqu’elles communiquent entre elles.

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Par Anne-Frédérique, éducatrice-naturaliste senior

Sources images : PxFuel, Vincente Mirabet, Ryan Hodnett