Ecologie physique du piège des fourmillons : une construction animale en milieu granulaire.
Résumé
Physical ecology of the antlion trap The use of tools as an aid for feeding evolved independently in several taxonomic groups. Among these tools, some animal constructions are intended to trap the preys (e.g. spider webs). The physical working of these traps remains pourly known. Web traps are especially hard to study because their architecture and mechanical properties are intricate. An antlion uses dry sand to dig a trap to catch ants. In optimal conditions, the prey is naturlly conveyed to the predator. This crater shaped trap presents a simple architecture, and is therefore ideal for understanding how traps physically work. An optimal theoretical architecture is defined as a perfectly conical crater, with a slope lower than the slope defined by the physics of sand aimed at avoiding useless avalanches. A system of three-dimensional scanning and modelling gave a fine capture of traps architecture. With this equipment, it was demonstrated that antlion traps are close to optimality. An altered trap architecture leads to an attack behaviour and a cost of predation: sand tossing to destabilize ants escaping from the trap, and bites. A biotest was created from an artificial stimulus modelling the ant footsteps on sand. This biotest has proved that antlions orientate bites and sand tossing using mechanical information propagated in sand. Thus, utilization of physical characteristics of the granular matter “sand” ensures predation efficiency. These results are discussed in an evolutionary ecology point of view.
L'utilisation d'outils en tant qu'aide à la nutrition a évolué indépendamment dans plusieurs groupes taxonomiques. Parmi ces outils, certaines constructions animales sont destinées à piéger les proies (e.g. les toiles d'araignées). Le fonctionnement physique de ces pièges reste largement inconnu à ce jour. Les pièges de type « toile » sont particulièrement difficiles à analyser car leurs architectures et leurs propriétés mécaniques sont complexes. Le fourmilion utilise du sable sec pour creuser un piège afin de capturer des fourmis. La proie est amenée jusqu'au prédateur sans effort de sa part dans les conditions optimales. Ce piège offre une architecture simple en forme de cratère, modèle idéal pour la compréhension physique du fonctionnement d'un piège. Une architecture optimale théorique est définie comme un cratère parfaitement conique, mais avec une pente inférieure à ce qu'autorise la physique du sable, afin d'éviter des avalanches inutiles. Un système de balayage et de modélisation tridimensionnelle a permis une reconstitution fine de l'architecture des pièges. Grâce à cet appareillage, il a été montré que le piège construit par le fourmilion était proche de l'optimalité, mais qu'une dégradation architecturale suscitait un comportement d'attaque et un coût de prédation : des jets de sable, pour déstabiliser les fourmis s'échappant du piège, et des morsures. Un stimulus artificiel modélisant les pas d'une fourmi sur le sable à aboutit à l'élaboration d'un biotest. Il a prouvé que le fourmilion utilise l'information mécanique propagée dans le sable pour orienter morsures et jets de sable. L'exploitation des particularités physiques du milieu granulaire « sable » garantit ainsi l'efficacité de la prédation. Ces résultats sont discutés dans une perspective d'écologie évolutive.