Allomerus decemarticulatus -Allomerus decemarticulatus
| Allomerus decemarticulatus | |
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Classement scientifique 
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| Royaume: | Animalia |
| Phylum: | Arthropodes |
| Classer: | Insecte |
| Ordre: | Hyménoptères |
| Famille: | Formicidae |
| Sous-famille : | Myrmicines |
| Genre: | Allomérus |
| Espèce: |
A. decemarticulatus
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| Nom binomial | |
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Allomerus decemarticulatus
Mayr , 1878
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Allomerus decemarticulatus est une espèce de fourmi amazonienne que l' on trouve dans les tropiques d' Amérique du Sud . Cette espèce est particulièrement remarquable pour le comportement prédateur complexe et extrême des ouvrières, qui implique une symbiose à la fois avec uneespèce végétale et fongique . Ils vivent dans les poches foliaires d'une espèce végétale hôte, Hirtella physophora . Ces poches de feuilles sont des zones à l'intérieur de la plante entre les feuilles et la tige . Chaque colonie, qui se compose d'environ 1 200 ouvrières, habite un seul arbre ; cependant, les fourmis sont réparties entre les poches de feuilles, avec généralement 40 ouvrières par poche. Leur régime alimentaire se compose principalement de gros insectes qui sont capturés sur la plante, mais ils mangent également certains types de corps alimentaires produits par la plante ainsi que son nectar . Ils sont capables de capturer leur proie , qui est beaucoup plus grosse qu'eux, en construisant une plate-forme qui agit comme un piège pour les proies sans méfiance. Les fourmis se cachent dans le piège et attaquent lorsqu'un insecte s'y pose. Cette technique est un exemple de prédation embusquée .
Caractéristiques physiques
Le travailleur mesure environ 2 mm de long, avec une largeur et une longueur de tête d'environ 0,6 mm. La reine mesure environ le double de cette taille, avec une largeur de tête de 1,05 mm, une longueur de tête de 0,98 mm et une longueur totale de 5,53 mm. Les ouvrières ont des antennes à 10 segments, d'où elles tirent leur nom. Ils ont également des poils abondants, avec des poils longs sur la tête (supérieurs à 0,13 mm) et des poils plus courts sur l'abdomen (moins de 0,07 mm). Ils ont un corps de couleur jaune brunâtre et des cheveux blanchâtres.
Habitat
A. decemarticulatus est une espèce néotropicale qui vit dans les tropiques amazoniennes d'Amérique du Sud. L'espèce vit chez H. physophora , dont l' aire de répartition est limitée au Brésil et à la Guyane française. Ils vivent et chassent sur H. physophora , vivant dans des poches de feuilles et patrouillant la tige de la plante à la recherche de proies.
Mutualisme végétal
La relation entre A. decemarticulatus et H. physophora est très spécialisée. H. physophora est un petit arbre de la forêt amazonienne qui réside dans les sous - bois . Il est également un exemple d'un myrmécophyte , car il contient Ant- domaties , sachets de feuilles et chambres creuses où les fourmis nichent de façon permanente. Ces poches de feuilles se produisent lorsque le bord d'une feuille adjacente au pétiole se replie. Le résultat est deux sphères creuses des deux côtés de la tige de la feuille. Les fourmis vivent à l'intérieur de ces domaties. Il n'y a qu'une colonie par arbre, mais cette colonie se divise en plusieurs domaties différentes. Les nectaires extrafloraux sont également situés dans les poches des feuilles , qui fournissent aux fourmis le nectar fabriqué par la plante, ainsi que certains corps alimentaires qui fournissent aux fourmis une nutrition supplémentaire à mesure qu'elles mûrissent pour devenir des butineuses et des prédateurs d'insectes. C'est le premier cas connu de nectaires extrafloraux observés à l'intérieur d'ant-domatia.
Jusqu'à présent, cela ressemble à un simple parasitisme de la part des fourmis, comme si elles profitaient simplement de la plante pour se nourrir et s'abriter. Cependant, la plante bénéficie également grandement de cette relation. A l'aide de leurs pièges et de la prédation, les fourmis défendent la plante des autres insectes et plantes parasites. Tout insecte susceptible de tuer ou de manger la plante est rapidement capturé et tué par les fourmis, ce qui est également à leur avantage.
Les structures spécialisées de la plante révèlent une coévolution et une symbiose très intéressantes entre ces deux espèces. Une étude récente réalisée par Céline Leroy et al. (2008) ont révélé de nombreuses caractéristiques que la plante a adaptées pour supporter les fourmis. Premièrement, les domaties sont situées à côté des tiges que les fourmis utilisent pour la chasse. Deuxièmement, ils contiennent des nectaires extrafloraux et des corps alimentaires pour nourrir les fourmis si elles n'ont pas d'autres sources de nourriture. Troisièmement, il y a moins de chloroplastes à l' intérieur de la domatie, ce qui signifie qu'elle a une capacité photosynthétique plus faible . Quatrièmement, des stomates ont été trouvés à l'intérieur des domaties, bien qu'à une densité plus faible, probablement pour capturer le dioxyde de carbone de la respiration des fourmis qui se déroule à l'intérieur. Enfin, il y avait un plus grand dépôt de cellulose dans les domaties, ce qui se traduirait par une paroi cellulaire plus épaisse et une surface plus rigide pour supporter le poids des fourmis. Ces résultats montrent que les zones destinées à devenir des domaties sont héritées et le résultat d'une coévolution ; ils ont été produits uniquement pour soutenir cette espèce spécifique de fourmi.
Symbiose fongique
Il existe de nombreuses espèces de champignons qui poussent aux côtés des domaties où vivent les fourmis. En fait, lorsque la reine fondatrice commence à pondre des œufs dans la domatie d'un nouveau H. physophora , les hyphes de plusieurs espèces différentes de champignons couvriront entièrement l'entrée de la domatie. Lorsque les fourmis ouvrières arrivent à maturité, elles doivent creuser leur chemin à travers la couverture fongique pour atteindre l'extérieur de la plante. Cependant, de manière presque encore plus remarquable, parmi toutes ces espèces fongiques, A. decemarticulatus ne cultivera qu'une seule espèce spécifique. Ce champignon est une suie moule qui, selon une étude menée par Mario X. Ruiz-Gonzalez et al. (2010), est caractérisé par des haplotypes étroitement apparentés (marqueurs génétiques) dans l'ordre des Chaetothyriales . Les fourmis utilisent ce moule pour construire leurs pièges.
Une autre observation notable est que, contrairement aux mutualismes typiques entre les fourmis et les champignons, ces fourmis ne reçoivent aucune nutrition du champignon. Ils manipulent strictement la physiologie du champignon pour construire un mortier pour un piège capable d'attraper des proies beaucoup plus grosses.
Fabrication de pièges
Fabriquer ce piège est un acte incroyable en soi. Les ouvriers construisent les pièges sur les tiges de la plante, essentiellement en réalisant une plate-forme surélevée et creuse sur une section de la tige. La structure elle-même ressemble simplement à une partie de la plante, comme si elle avait légèrement augmenté en largeur. Les fourmis feront également de petits trous dans cette plate-forme qui sont légèrement plus larges que leur propre corps. Les ouvrières individuelles se cacheront dans ces trous sous la surface, invisibles à leurs proies de l'extérieur. Ils positionneront leur tête vers l'extérieur de la plante avec les mandibules ouvertes, attendant la proie.
La production réelle du piège se produit en coupant d'abord les poils végétaux ( trichomes ) à partir d'un étroit tronçon vertical de la tige à l'extérieur de la domatie. Les fourmis vont ensuite disposer ces poils pour délimiter la structure du piège et régurgiter la moisissure qui agit comme une pâte et maintient les trichomes ensemble. Ils utilisent leur relation fongique pour récolter cette moisissure, en collectant le mycélium du champignon cultivé sur la plante. Ce moule continuera à se développer entre les trichomes et autour des trous pour remplir et renforcer la structure.
Comportement prédateur
Normalement, il n'y a qu'un petit nombre de fourmis dans une zone donnée sur la tige de la plante. Il y a environ 40 travailleurs par feuille, mais en général, seuls quelques-uns patrouillent à l'extérieur. Une fois qu'un insecte atterrit sur la plante, la fourmi la plus proche fera immédiatement surface et s'accrochera à une patte , une antenne , une aile ou un autre appendice de la proie. Cette fourmi tirera la proie, qui tentera de s'échapper en tirant dans la direction opposée. Cependant, la fourmi lâchera rarement son emprise. La fourmi immobilise la proie et, en utilisant un tour de force extrême, retiendra la proie beaucoup plus grosse à la plante à mesure que davantage de fourmis de cette zone arriveront. Cette capacité à retenir la proie est extrêmement importante car les fourmis se déplacent et se rassemblent assez lentement.
Une fois que la première fourmi a immobilisé la proie, elle libère des phéromones pour appeler d'autres fourmis dans la zone. Les premières fourmis à arriver saisiront chacune une patte différente et tireront dans des directions opposées, « écartant l'aigle » la proie. Ceci est fondamentalement identique à la tactique de torture médiévale de " torture en rack ". Entre six et 16 fourmis participeront à cette propagation d'aigle. Alors que la proie reste immobile et impuissante, les fourmis ouvrières se rassemblent et aident à maintenir la proie, si cela est nécessaire, ou commencent à la piquer et à la mordre. Ce faisant, ils utilisent un venin qu'ils produisent pour paralyser et tuer la proie. Ensuite, le groupe d'ouvrières ramènera le corps à la colonie, où il sera démembré et découpé en petits morceaux pour être mangé par le groupe.
Ce comportement prédateur incroyablement horrible est un excellent exemple de collaboration entre la prédation solitaire et coopérative. La première fourmi agira initialement seule dans sa prédation, mais après cela, d'autres fourmis viendront se joindre à la chasse, et d'autres encore retourneront dans la domatie pour recruter encore plus de fourmis pour aider à retenir et éventuellement à démembrer la proie. Cela démontre également à quel point un groupe d'individus peut être plus efficace qu'un individu travaillant seul. Une seule fourmi ne serait jamais capable de tuer une proie aussi grosse ; ils ne peuvent le faire qu'en incorporant la communication et la coopération.
Ce comportement prédateur est très efficace contre les proies relativement grosses que consomment les fourmis. Dejean et d'autres chercheurs (2001) ont testé les limites de son efficacité en exposant les fourmis aux termites et aux sauterelles , qui sont respectivement environ 40 et 142,2 fois la taille des fourmis ouvrières. Ainsi, un seul travailleur d' Allomerus decemarticulatus retenant une sauterelle équivaut à peu près à l'équivalent d'une personne de 175 livres tenant un objet en difficulté de 25 000 livres qui tente activement de s'échapper. Lorsque les termites ont été exposés, chacun a été capturé par les fourmis ; aucun ne s'est échappé. Cependant, avec les sauterelles, toutes ont été saisies par au moins une patte, mais sur les 20 introduites, cinq ont été complètement capturées, 12 se sont échappées mais ont perdu leur patte qui a été accrochée par le travailleur, et sept ont sauté.
Toute proie qui a la capacité de sauter ou de s'envoler sera toujours plus efficace pour s'échapper que les insectes non volants comme les termites. Cependant, plusieurs fois, ceux qui s'échappent perdront quand même une jambe ou un autre appendice au cours du processus, comme 60% des sauterelles de cette expérience. Parce que la proie est tellement plus grosse que les fourmis, même le simple fait d'obtenir cet appendice comme source de nourriture est une victoire. Par exemple, une patte arrière d'une sauterelle est encore environ 12,4 fois la taille d'une seule fourmi et une grande ressource en soi.
Autres interactions animales
Si les relations multiples d' A. decemarticulatus n'étaient pas assez complexes, elles interagissent aussi couramment avec une punaise assassine, Zelus annulosus , qui réside souvent sur les plantes H. physophora . Cependant, ces punaises ont des caractéristiques physiologiques et comportementales adaptées qui leur permettent d'éviter la prédation d' A. decemarticulatus , tout en maintenant une relation mutualiste avec la plante.
Semblable aux fourmis, Z. annulosus vit normalement sur des individus plus jeunes de H. physophora , où les femelles pondent des œufs sur la tige. Au fur et à mesure qu'ils commencent à se développer, les jeunes punaises vivront parmi les trichomes de la tige et chasseront sur les feuilles de la plante. La relation entre la punaise assassine et la plante agit indépendamment de celle entre les fourmis et la plante. Une différence entre les deux relations, cependant, est que les insectes assassins ne prennent aucune source de nourriture de la plante comme le font les fourmis.
Z. annulosus s'est essentiellement adapté pour vivre et chasser autour d' A . decemarticulatus . L'espèce de punaise assassin utilise cette plante particulière pour élever ses nymphes, car les trichomes de la plante dissuadent les grandes espèces de fourmis qui peuvent tuer les jeunes punaises en développement. De plus, les punaises sécrètent une substance collante qui leur permet de marcher sur ces trichomes, évitant ainsi les pièges d' A . decemarticulatus . Ainsi, dans la relation entre Z. annulosus et H. physophora , la punaise reçoit un abri contre les grandes fourmis prédatrices potentielles, et la plante a reçu une deuxième ligne de défense contre les herbivores. La punaise assassine cohabite également paisiblement la plante avec les fourmis. Ils chassent dans des zones similaires sur la plante, mais les insectes assassins sont soupçonnés d'éviter activement les fourmis car ils sont beaucoup plus rapides que les fourmis.
Pertinence pour la sociobiologie
En observant simplement la tige d'un individu de H. physophora , nous voyons les interactions complexes entre quatre espèces différentes : une fourmi, une plante, un champignon et une punaise assassine, ainsi que toutes les proies qui se posent sur la plante. La plante donne un peu de ses propres ressources aux prédateurs, mais elle obtient deux formes de défense contre les herbivores et les plantes parasites. Pour la plante, cette défense vaut bien plus que la perte de certains aliments. L'usine a maximisé sa propre forme physique en établissant deux relations séparées et indépendantes qui ne sont pas très coûteuses mais très gratifiantes. Les insectes en bénéficient également, étant donné un habitat sûr et un approvisionnement constant en nourriture d'autres insectes qui se posent sur la proie. Du point de vue d' A. decemarticulatus , ils ne donnent activement aucune de leurs propres ressources à la plante ou à la punaise assassine. Ils vivent simplement parmi eux, utilisent leurs ressources et chassent.
En ce qui concerne le comportement prédateur d' A. decemarticulatus , des comportements similaires ont été observés chez d'autres espèces de fourmis, comme des symbioses avec des plantes (comme chez Pseudomyrmex ferruginea ), cultiver un champignon (comme chez les fourmis coupeuses de feuilles ), et se faufiler et tendre une embuscade à de plus gros proie (comme chez Azteca andreae , autre espèce étudiée par Dejean). Cependant, le plus remarquable, Allomerus decemarticulatus semble incorporer chacun de ces comportements avancés pour créer un appareil puissant pour tromper des proies d'une taille impressionnante.