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7 novembre 2010 7 07 /11 /novembre /2010 15:14

Malgré leur minuscule cerveau, les insectes butineurs résolvent quotidiennement des problèmes mathématiques complexes que nous mettrions des heures à solutionner. Pour comprendre comment les abeilles et les bourdons procèdent durant leurs vols de butinage, trois chercheurs anglais se sont livrés à une série d’expériences [1]. En construisant, en laboratoire, un parcours floral de plus en plus élaboré entre des parterres aux fleurs bleues artificielles, ces bio-psychologues ont été émerveillés par les facultés de navigation de notre bourdon commun d’Europe (Bombus terrestris).

Apis mellifera Marcy 22042005 14.JPG-copie-1Une abeille Apis mellifera rejoignant à tire d'ailes le nectar d'un pissenlit près de Marcy l'Étoile, dans le Rhône © Denis Bourgeois

Trouver le chemin le plus court

Commençant par leur présenter un seul groupe de fleurs, Mathieu Lihoreau et Lars Chittka du Centre de recherche psychologique de l’Université Queen Mary de Londres, encadrés par Nigel E. Raine de  l’Université royale Holloway de Londres, ont compliqué peu à peu le jeu. Ils ont en effet disposé, par étapes, jusqu’à quatre « bouquets » de fleurs éloignés de plusieurs mètres et répartis en étoile.

En analysant avec soin les séquences de vol des bourdons, l’ordre de leurs visites, ils se sont rendus compte que, si les jeunes pollinisateurs refaisaient le parcours dans l’ordre de leur découverte, avec l’expérience, les bourdons optimisent leur trajet. Au lieu de joindre les quatre parterres fleuris en suivant leur vol initial en étoile, ils redessinent une route aérienne circulaire qui leur permet de visiter les quatre groupes de capitules fleuris en un minimum de temps et d’effort. Ainsi, ce parcours optimal de 22,20 mètres présente onze mètres de moins que celui de leur plan de route initial (voir le graphique). Après analyse, les chercheurs ont pu retracer leur route prioritaire, empruntée par 80 % des bourdons durant 40 % de leur temps de butinage quotidien, mais aussi deux à trois itinéraires secondaires, utilisés moins fréquemment. Il s’agirait en quelque sorte d’options faisant penser à l’exploration de nouvelles routes possibles. Mieux, à une mécanique adaptative face à d’éventuels changements de leur environnement.

Lihoreau graphique

Entre les trajets en étoile du cadre de gauche et celui, circulaire, du cadre de droite, il y a l'apprentissage et l'expérience... Avec à l'arrivée une économie de plus de 11 mètres sur ce parcours ! © The American Naturalist

Maintenir des options secondaires

C’est cette faculté à tester et à élaborer les meilleurs parcours possibles, à maintenir une navigation dynamique, qui a bluffé nos biologistes : « En maintenant une flexibilité sur leurs itinéraires, ces individus parviennent à optimiser leurs solutions spatiales en cas de modifications de leur environnement, estiment les auteurs de l’étude. En ne collant pas parfaitement au trajet optimal établi, ils explorent en fait des solutions de rechange possible, afin de pouvoir intégrer ou délaisser à leur parcours de butinage de nouveaux parterres de fleurs. »

Cette analyse des stratégies de navigation des bourdons et autres abeilles pourraient bien éclairer d’un jour nouveau les mécanismes de la pollinisation à l’échelle du champ. Elle devrait aussi aider nos sociétés modernes « à résoudre des questions de navigation dynamique, analogues au problème mathématique bien connu du Voyageur de commerce  [2] ». Lequel doit adapter en permanence son parcours aux évolutions commerciales en optimisant son temps et ses coûts. Les ordinateurs parviennent à résoudre le problème en comparant la longueur de tous les itinéraires possibles et en déterminant le plus court. Mais l’on doit se contenter de solutions approximatives lorsqu’il y a un grand nombre d’étapes. Les performances de nos abeilles baissent-elles également au fur et à mesure du nombre de visitées visités ? L'expérience anglaise ne nous le dit pas.

    Reste à savoir si nos brillants modélisateurs parviendront bientôt à mettre en équations le génie de la navigation complexe dont font preuve nos frêles hyménoptères. C’est pas gagné !


[1]Mathieu Lihoreau et al.,“Travel Optimization by Foraging Bumblebees through Readjustments of Traplines after Discovery of New Feeding Locations”, The American Naturalist, 176, 6, publié dans leur numéro de décembre prochain, lisible en cliquant sur ce lien.

[2]Ce problème dans le domaine de l’optimisation combinatoire a été formulé pour la première fois en 1859 et se résume par l’énoncé suivant : « Un voyageur de commerce doit visiter une et une seule fois un nombre donné de villes et revenir à son point d’origine. Trouvez l’ordre de visite des villes qui minimise la distance totale parcourue par le voyageur.»

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Published by Vincent Tardieu - dans Elles sont formidables !
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commentaires

more here 30/09/2014 11:16

According to some studies, bees have high intelligent brain when compared to other insects. They got the sense to differ plants which have more honey. Their smelling capacity is also much better than other insects. Bumblebees are the most intelligent ones.

clovis simard 18/10/2012 21:12

voir mon blog(fermaton.over-blog.com)

Cebor55 29/11/2010 21:30


Le jour ou l'on verra,un ordinateur aussi puissant soit'il.Analyser,élaborer,adapter et mettre en oeuvre,chaque second de 24heures d'une vie d'une abeille.Et cela sans aucune intervention
exterrieur,sans parler de la relation des masses,faite moi signe.
Ne comparé pas du vivant avec de la technologie sinon cela vous rammènera a l'ètat idiot dont tout ordinateur fait preuve.


Vincent Tardieu 30/11/2010 09:52



Oui, les ordinateurs ont besoin de l'intervention humaine pour fonctionner - ils ne sont pas entièrement autonomes sinon dans les séries B de SF. L'affaire est entendue. Maintenant, il y avait
débat ici même quant à leur capacité de résoudre un certain nombre de tâches en parallèle, et cela selon notre programmation. Et si la comparaison entre les capacités cognitives des unes (les
abeilles) et des autres (les programmateurs informatiques) a un quelconque intérêt pour fixer une échelle des performances, elle est aussi, à l'évidence, un piège anthropomorphique (ramener tout
le vivant à notre image) et n'a guère de pertinence.


Merci en tout cas de l'intérêt que vous avez porté à cet article. V.T.



Noushka 10/11/2010 16:18


Un ami m'a passé le lien vers votre blog et j'ai trouvé ce que vous faites intéressant au point de vous mettre en lien sur mon propre blog mais aussi de vous dédicacer mon article sur les bourdons
à paraitre le 12 de ce mois (dans 2 jours).
Bravo pour ce magnifique travail, ça doit être passionnant de voyager pour produire ces reportages bien utiles à la compréhension de nos sociétés sur le monde du vivant!!
Cordialement!


Vincent Tardieu 10/11/2010 18:32



Ben quand on lit des compliments comme les vôtres, ça réchauffe le cœur en cet automne pluvieux et ça donne l'envie de poursuivre ! Merci à vous. Et votre blog est une belle invitation au voyage,
celui du pays des 1000 pattes, où j'invite tous les amoureux des abeilles à aller s'y promener... Pour vous y rendre : cliquez directement sur le lien (nom de Noushka).


V.T.



roOl 09/11/2010 12:13


Impressionnant !
Cela dis, un ordinateur ne mettra jamais plus de quelques secondes a établir le genre de parcours dont vous parlez, et avec bien plus de paramètres.


Vincent Tardieu 09/11/2010 19:27



Merci pour cette relativisation salutaire qui n'enlève rien aux performances de notre charmante hyménoptère et me font dire que décidément je ne connais rien à l'informatique ! 



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