Admirées et parfois craintes pour leurs capacités d’organisation, les fourmis ont une place et des fonctions particulières dans les écosystèmes. Micro & Macro font le point !
1 – Micro-bio : Qui sont les fourmis ?
2 – Au Microscope : Morphologie, cycle de vie et comportement social des fourmis
3 – Biocénose : Place des fourmis dans le réseau trophique
4 – Macrorama : Fonctions écologiques des fourmis
5 – Envie d’agir ? Cultiver avec les fourmis
Qui sont les fourmis ?
Les fourmis sont des insectes (elles possèdent 6 pattes). Elles appartiennent à l’ordre des hyménoptères et forment la famille des Formicidae.
Le terme “hyménoptère” vient du grec umên, qui veut dire “membrane” et pterón, qui veut dire “aile” car leurs représentants possèdent deux paires d’ailes membraneuses (chez les fourmis, seuls les individus reproducteurs, reines et mâles, portent des ailes).
Comme leurs cousines, les guêpes et les abeilles, les fourmis sont surtout connues pour être des insectes dits « eusociaux ». L’eusocialité est un mode d’organisation social suivant lequel un groupe d’individus est divisé en castes d’individus fertiles et non-fertiles. Chaque individu a un rôle précis dans la colonie et, bien souvent, sa morphologie s’adapte à ce rôle.
Les fourmis se retrouvent partout sur Terre à l’exception du Groenland et de l’Antarctique. Elles sont particulièrement présentes en climat tropical (environ huit millions d’individus ont été comptés sur un hectare d’Amazonie brésilienne). Leur nid est généralement construit sous terre mais certaines espèces nidifient sous des dômes de brindilles à la surface du sol (Formica rufa), dans les arbres (Pseudomyrmex ferruginea), et dans le bois mort (Campotonus vagus). Les fourmis légionnaires (du genre Eciton) sont nomades et peuvent former des “nids vivants” en s’accrochant les unes aux autres par leurs pattes.
Plus de 15 700 espèces de fourmis sont connues à ce jour (dont 222 en France métropolitaine), mais il en existerait entre 20 000 et 40 000 .
La taille d’une fourmi peut varier de 0.75 à 52 mm suivant l’espèce et la fonction de l’individu dans la colonie. Leurs couleurs sont assez ternes : jaunes, rouges ou noires, seules de rares espèces tropicales sont verdâtres ou à teintes métalliques.
Histoire des fourmis
Le fossile le plus ancien apparenté aux fourmis (Gerontoformica Cretacica) a été découvert dans de l’ambre vieux d’une centaine de millions d’années, en Charente-Maritime. La phylogénétique situe l’apparition des fourmis au début du Crétacé, il y a environ 140 millions d’années. On pense que guêpes et fourmis ont un ancêtre commun, les unes ayant évolué au dessus du sol, les autres en dessous.
Morphologie des fourmis : généralités
On sépare généralement le corps des fourmis en 3 parties : la tête, le thorax et le gastre.
La tête porte une paire d’antenne au coude marqué à partir du deuxième segment. Ces antennes servent d’organes sensitifs mais aussi à la communication.
Les fourmis possèdent une paire d’yeux composés (de 30 à 100 facettes selon les espèces) permettant une vision à 180°. Les femelles reines et les mâles possèdent en plus de petits organes de perception infrarouge appelés ocelles (1 chez les mâles, 3 chez les femelles reines).
Deux mandibules permettant de découper la nourriture. sont associées à des « palpes » qui recouvrent d’autres pièces buccales et permettent d’amener la nourriture sous forme liquide jusqu’aux mandibules.
Le thorax est nettement séparé de l’abdomen par un rétrécissement appelé pétiole, il porte les 3 paires de pattes articulées. Les femelles reines et les mâles portent deux paires d’ailes au niveau du thorax mais perdent ces dernières après le vol nuptial. Les femelles ouvrières n’ont pas d’ailes.
Le gastre contient deux estomac. Le premier est destiné à la digestion et le second, appelé “jabot social”, est destiné à stocker la nourriture (régurgitée plus tard pour nourrir les autres membres de la fourmilière). L’extrémité du gastre se termine par un aiguillon parfois relié à une glande à venin. Chez les femelles reines et les mâles, le gastre contient l’appareil reproducteur, les femelles ouvrières sont stériles.
Les fourmis n’ont pas de poumons. Les échanges gazeux se font par l’intermédiaire de petit orifices appelés stigmates disposés le long du thorax et du gastre.
Morphologie des fourmis : polymorphisme
Le polymorphisme (du grec “poly”, plusieurs et “morphê” forme) est courant au sein d’une même espèce de fourmis. Il désigne la spécialisation de groupes d’individus qui effectuent des tâches différentes dans la colonie (ce qui nécessite une morphologie différente).
Ainsi, seules les femelles reines et les mâles possèdent des ailes (nécessaires à l’accouplement) et des ocelles. Souvent, les femelles reines sont beaucoup plus grosses que les femelles ouvrières et que les mâles.
Parmi les femelles ouvrières, il existe aussi une diversité morphologique lié à la spécialisation de l’individu. Ces différences se manifestent souvent au niveau de la taille de la tête et des mandibules : les fourmis équipées des plus petites mandibules s’occupent souvent des soins au couvain et des activités à l’intérieur du nid (comme l’entretien des galeries), les fourmis équipées des plus grosses s’occupent elles de la recherche de nourriture et de la défense.
Mais il existe des spécialisations qui sont issues de la déformation du corps : c’est le cas des « fourmis pot de-miel », dont le gastre se gonfle et se déforme suite à l’accumulation de miellat. Leur fonction est simple : servir de réservoirs vivants !
Cycle de vie des fourmis : la nutrition
La plupart des espèces de fourmis sont omnivores et adaptent leur régime alimentaire en fonction des ressources du milieu. Elles ont essentiellement besoin de sucres et de protéines. Bien qu’elles puissent tirer parti de tout ce qui est consommable (insectes, graines, nectar, pollen, fruits mais aussi cadavres de petits animaux) il existe, selon les espèces, des régimes alimentaires du allant du plus large au plus spécifique :
- De nombreuses espèces de fourmis sont principalement prédatrices d’autres insectes et de leurs larves éventuelles (araignées, chenilles, diptères, coléoptères,etc…), comme c’est le cas de la fourmi rouge (Formica rufa). Les pucerons font partie du régime alimentaire des espèces prédatrices, mais certaines fourmis les élèvent dans le but de se nourrir du miellat sucré qu’ils rejettent par leur anus. Il s’agit dans ce cas d’une véritable symbiose entre les deux espèces : les fourmis protègent activement les pucerons des autres prédateurs en échange d’une source continue de nourriture.
- Dans les régions du monde à climat tempéré sec, on peut rencontrer des fourmis dites “moissonneuses” (ex: Messor barbarus) qui sont essentiellement granivores (elles mangent des graines).
- En région tropicale et subtropicale, il existe des fourmis appelées “champignonnistes” (ex: Atta cephalotes). Ces dernières cultivent un champignon (Leucoagaricus gongylophorus) dans des chambres spécialisées du nid dans le but de nourrir la colonie.
- Les fourmis (tout comme les abeilles et les guêpes) peuvent aussi se nourrir grâce à ce qu’on appelle la trophallaxie (du grec “trophein”, nourrir et “allassein”, échanger). Leur jabot social leur permet de régurgiter de la nourriture prédigérée pour alimenter un autre individu. Au cours de ce transfert, un échange d’informations sur la source de nourriture peut également avoir lieu.
Cycle de vie des fourmis : reproduction
La reproduction chez les fourmis est un phénomène qui s’organise à l’échelle de la colonie : une colonie mature produit une à deux fois par an des fourmis sexuées ailées. Du printemps à l’automne, quand les conditions météorologiques y sont propices, des milliers de mâles et de femelles reines prennent leur envol pour s’accoupler (dans les airs ou sur le sol selon les espèces). Les reines peuvent s’accoupler avec plusieurs mâles (jusqu’à une dizaine) accumulant une réserve de spermatozoïdes qui leur servira tout au long de leur vie.
Les mâles meurent en quelques jours après l’accouplement et de nombreuses reines fécondées sont victimes de la prédation avant de pouvoir fonder une colonie.
Les femelles reines fécondées ayant survécu pondent rapidement leurs premiers œufs. Ces derniers écloront après quelques jours, libérant les premières larves. Dans un premier temps, c’est la reine qui nourrit les larves avec ses réserves corporelles. Après métamorphose, ces larves deviendront des ouvrières qui s’occuperont des soins et de l’alimentation des couvains (ensemble des œufs) suivants.
C’est la reine qui décide de la production d’individus sexués ou non, selon les besoins de la colonie. En effet, la reine peut pondre deux types d’œufs :
- des œufs non-fécondés (ne contenant que les chromosomes de la reine) et qui donneront les individus mâles.
- des œufs fécondés par le sperme d’un mâle : ils donneront soit des femelles ouvrières (si les larves sont nourries normalement), soit des femelles reines (si les larves sont sur-alimentées).
Cycle de vie : comportement social
Le rôle des phéromones
Le gastre et la tête des fourmis contiennent de nombreuses glandes capables de secréter des substances volatiles appelées « phéromones ». Captées par les antennes des congénères, ils sont à l’origine de nombreux comportements sociaux des fourmis.
Déposées sur le sol ou projetées dans l’air, les phéromones servent ainsi à transmettre des informations au sein de la colonie et à l’extérieur : elles peuvent servir à tracer une piste vers une source de nourriture, marquer les individus sexués, recruter des congénères dans le but d’une action précise, marquer un territoire, etc…
Fonctions écologiques des fourmis
La bioturbation
En climat tempéré, le ver de terre est le principal agent du brassage des sols mais en climat tropical, l’essentiel de ce travail est assuré par les fourmis et les termites. Par leurs nombreuses galeries, elles participent à l’aération du sol et améliorent ainsi l’infiltration de l’eau.
Le recyclage du bois en climat sec
Les fourmis champignonnières, en emmenant le bois mort sous la surface du sol, permettent sa décomposition et son recyclage par les champignons : en climat sec, l’humidité est insuffisante en surface pour que ceux-ci puissent s’établir.
La régulation des ravageurs
Les fourmis sont de redoutables prédatrices pour de nombreux insectes (notamment d’insectes phytophages et xylophages). Elles protègent aussi certains arbres de leurs parasites instaurant parfois une véritable relation avec l’hôte végétal (on appelle cela une relation de « mutualisme« , les deux partenaires en tirant profit). Ainsi les acacias produisent des « corps nourriciers » spécifiquement destinés aux fourmis qu’ils hébergent en échange d’une féroce protection contre les insectes phytophages.
L’assainissement de l’environnement
Par leur régime opportuniste et varié, les fourmis sont d’importantes actrices dans la décomposition de la matière organique. Leurs appétits nécrophages (consommant la matière morte)permettent de nettoyer rapidement l’environnement, limitant ainsi la dissémination de microbes pathogènes.
La dispersion des graines
Si elles ne sont pas de grandes pollinisatrices, les fourmis participent à la dispersion des graines d’au moins 3000 espèces de plantes (par exemple la chélidoine, le ricin commun, les violettes sauvages, etc…). Cette dissémination est appelée « myrmécochorie » : les graines « attirent » les fourmis avec un appendice charnu. Elles sont ensuite transportées entières jusqu’à la fourmilière afin que les ouvrières consomment la partie nourrissante. Le reste des graines, laissé intact, sera évacué à l’extérieur avec les déchets et pourra germer à distance du pied mère.
Un modèle d’intelligence collective
On pourrait penser que la reine est un individu central dans la colonie, le terme “reine” se rapportant à une haute fonction monarchique. Cependant, il n’en est rien : il n’y a pas des chef dans une fourmilière et toutes les décisions résultent des interactions entre individus (grâce aux phéromones). Ce modèle remarquable est étudié par les scientifiques qui travaillent sur l’auto-organisation, notamment en cybernétique.
Cultiver avec les fourmis
Les fourmis représentent rarement une menace pour les cultures : le principal dommage qui peut être reproché à certaines fourmis n’est pas directement lié à leur alimentation, puisqu’il s’agit de leur capacité à élever les pucerons, et à chasser leurs prédateurs. Face à des fourmis jouant le rôle de « gardes », impossible pour les coccinelles (par exemple), de se nourrir des pucerons protégés ! Une stratégie envisageable, c’est de s’assurer que les prédateurs des fourmis peuvent s’installer (oiseaux, amphibiens etc). La diversité parmi les fourmis est également une solution : certaines espèces de fourmis chassent les pucerons et d’autres fourmis ! Enfin, les fourmis défendent leurs élevages de pucerons la journée uniquement ! La nuit, ceux-ci peuvent être chassées par des prédateurs nocturnes, comme les forficules (ou perce-oreilles) : on peut favoriser leurs habitats en s’assurant de disposer au sol des écorces de bois mort, par exemple.
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- Contributeurs de Wikipédia, Fourmi [en ligne], Wikipédia, 15/01/2004, 11/05/2018 [consulté le 10/05/2018], disponible sur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Fourmi
- DONZE A., Approche expérimentale et théorique de l’écologie des fourmis des bois [en ligne], Bulletin de la Société des Enseignants Neuchâtelois de Sciences, 02/2011, [consulté le 10/05/2018], disponible sur : http://www.sens-neuchatel.ch/bulletin/no40/art2-40-donze.pdf
- PEPIN D., Fourmis, indispensables mal aimées [en ligne], Les 4 saisons du jardin bio, Terres Vivantes, mai-juin 2014, [consulté le 10/05/2018], disponible sur : http://cataglyphis.fr/Presse/2014/Fourmis-4Saisons.pdf
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PRUVOST G., Les Dossiers de Micro & Macro – Les fourmis [en ligne], Chez le Père Magraine, 19/05/2018, 22/08/2018 [consulté le XX/XX/XXXX], disponible sur : https://chezleperemagraine.com/blog/micro-macro-fourmis/
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