Etude expérimentale et modélisation de la morphogenèse des réseaux de galeries chez la fourmi Messor sancta

Experimental and modelling study of the morphogenesis of tunnelling networks in the ant Messor sancta

• Auteur / Autrice : Jérôme Buhl
• Direction : Guy Théraulaz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Éthologie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Comportement animal

Morphogenèse

Fourmis

Mots clés libres

Messor sancta

Comportement

Creusement

Réseaux de galeries

Modélisation

Auto-organisation

Messor sancta

Behaviour

Digging

Tunnelling networks

Modelling

Self-organization

Résumé

Cette thèse porte sur l'étude de la croissance de réseaux de galeries creusés par la fourmi Messor sancta dans un dispositif expérimental en deux dimensions. L'objectif était d'une part de caractériser ces réseaux à la fois en termes de volume et de topologie, et d'autre part de comprendre les mécanismes permettant à un groupe d'ouvrières de produire ces structures. Au niveau du volume excavé, les dynamiques d'excavation suivent une croissance de type logistique conduisant à l'établissement d'une relation quasi-linéaire entre le volume total excavé et le nombre d'individus. L'analyse des caractéristiques comportementales et des interactions au niveau individuel a permis de développer un modèle individu-centré reproduisant ces dynamiques de croissance. Ce modèle montre que l'ajustement du volume à la taille de la colonie pourrait être réalisé par les fourmis sans que celles-ci aient à mesurer explicitement de la densité des individus. L'ajustement du volume du réseau reposerait sur un jeu d'équilibre entre des mécanismes d'amplification du creusement et l'extension du réseau de galeries. L'application de méthodes issues de la théorie des graphes permet de mettre en évidence des invariants dans la topologie des réseaux de galeries. Les propriétés des ces réseaux les rapprochent des réseaux triangulés, alors que leur longueur est proche de celle des réseaux arborescents. . .

This work is devoted to the study of the growth of tunnelling networks produced by workers of the ant Messor sancta in a two-dimensional experimental set-up. The objectives were to characterize these networks both regarding their volume and topology, and to understand the underlying growth mechanisms. As regard the excavated volume, the dynamics follow a logistic growth and lead the networks to an almost-linear relation between the total excavated volume and group size. The analysis of individual behaviours and interactions allowed us to develop an individual-based model that reproduced these growth dynamics. The model shows that the adjustment of the volume to the colony size may be produced by the ants without the need for them to perceive explicitly the ant density. . .