Une étude montre des changements comportementaux et physiologiques chez les fourmis perturbés par le développement et l’étalement urbain

La recherche axée sur les changements de la physiologie et du comportement des fourmis en fonction de leur environnement espère faire la lumière sur d’autres espèces de fourmis et d’animaux qui évoluent au milieu de l’urbanisation. (Photo Texas A&M AgriLife par Michael Miller)

“Signatures cohérentes de l’adaptation urbaine chez un envahisseur urbain indigène Tapinoma sessile”, publié dans Écologie moléculaire, travaux inclus par l’auteur principal Alexander Blumenfeld, un ancien assistant de recherche diplômé; Ed Vargo, Ph.D., chercheur principal et titulaire de la chaire d’entomologie urbaine et structurelle ; Anjel Helms, Ph.D., écologiste chimique et professeur adjoint; et Pierre-André Eyer, associé de recherche postdoctoral, tous au Département d’entomologie.

“L’urbanisation est un habitat en pleine croissance dans le monde entier, et il devient de plus en plus important pour les organismes de développer des moyens de vivre lorsque leur environnement naturel est perturbé”, a déclaré Vargo. “Des études comme celle-ci se penchent sur des questions importantes concernant ce changement, ‘Peuvent-ils s’adapter aux environnements urbains et comment ?'”

L’environnement influence le comportement des fourmis, les changements chimiques

L’étude s’est concentrée sur Tapinoma sessile, une espèce de fourmi relativement petite communément appelée fourmi domestique ou fourmi à sucre. C’est la fourmi envahissante la plus répandue aux États-Unis.

Dans son environnement d’origine, la fourmi domestique crée de petites colonies à reine unique que l’on trouve généralement sous les feuilles mortes, les rochers et les bûches, a déclaré Vargo. Mais dans les milieux suburbains / urbains, ces fourmis domestiques construisent des colonies multi-reines en constante expansion autour de structures artificielles telles que des trottoirs, des bacs à plantes et du paillage paysager.

Vargo a déclaré que l’étude fournit un large éventail d’applications scientifiques liées aux changements biologiques et comportementaux stimulés par les conditions environnementales dans tout le règne animal. Cela pourrait également fournir des informations sur la manière dont les espèces envahissantes interagissent avec des environnements nouveaux pour elles.

“Le changement est très similaire aux fourmis envahissantes une fois qu’elles se sont déplacées de leur aire de répartition d’origine vers une aire de répartition envahissante”, a-t-il déclaré. “L’idée est de mieux comprendre ce syndrome chez une espèce de fourmi qui peut prendre une petite colonie discrète qui devient alors un problème économique et écologique lorsque les colonies nuisibles deviennent de plus en plus grandes.”

Répondre aux questions sur l’évolution adaptative

Les chercheurs ont utilisé une grande base de données génétiques pour identifier les changements chimiques et comportementaux qui ont influencé l’organisation sociale des fourmis, a déclaré Vargo. Ils ont exploré et comparé la génétique des populations et la structure de reproduction au sein et entre les fourmis dans plusieurs sites naturels urbains et non perturbés au sein de leur aire de répartition.

Les chercheurs continuent d’étudier comment et pourquoi les changements d’environnement comme l’urbanisation conduisent à des adaptations comportementales et physiologiques chez les fourmis. (Photo Texas A&M AgriLife par Michael Miller)

Des fourmis domestiques odorantes ont été observées et analysées dans des endroits naturels et perturbés à travers le pays, notamment dans l’Indiana, l’Arkansas, le Colorado et la Californie.

L’équipe a analysé la chimie de la fourmi, comme les hydrocarbures, les constitutions génétiques des colonies et les comportements, comme l’agression envers les fourmis familiales et étrangères, et a trouvé des différences marquées en fonction de l’environnement, a déclaré Vargo.

L’étude a révélé que les fourmis domestiques dans les zones urbaines et naturelles montraient des adaptations qui entraînaient une concentration génétique. Vargo a déclaré que les reines des fourmis domestiques dans leur habitat naturel quittent généralement la colonie dans laquelle elles sont nées, s’envolent vers un autre endroit approprié et tentent d’établir une nouvelle colonie. Les reines des colonies urbaines restent dans le nid et agrandissent la colonie plutôt que de partir.

En conséquence, les reines urbaines étaient étroitement liées et moins agressives envers les fourmis ayant une relation génétique. Les analyses comportementales ont montré que les fourmis dans les super-colonies étaient agressives envers les fourmis avec une génétique extérieure.

De plus, les colonies polydomiques, qui sont des colonies de fourmis spatialement séparées mais socialement connectées, n’étaient présentes que dans les habitats urbains, a déclaré Vargo. Cela suggère que les fourmis domestiques ne créent des super-colonies que dans les zones développées. Les fourmis de différentes zones urbaines partageaient certaines similitudes génétiques, ce qui suggère qu’elles s’adaptent à des caractéristiques communes à l’environnement urbain.

Dans une prochaine étape, les chercheurs prévoient de comparer les isotopes stables chez les fourmis pour examiner les changements alimentaires et leur lien avec les environnements naturels et urbains et les facteurs contributifs possibles tels que la température et l’effet d’îlot de chaleur urbain.

Vargo a déclaré que les chercheurs avaient des hypothèses mais pas encore de données reliant comment et pourquoi les changements se sont produits.

La recherche a été initiée par Blumenfeld, qui était doctorant dans le laboratoire de Vargo et est maintenant chercheur post-doctoral à l’Université de Yale. Il a dit qu’il souhaitait répondre aux questions liées à l’évolution adaptative des animaux, quelle que soit leur classification ou leur espèce, et s’ils sont envahissants ou s’adaptent aux perturbations causées par l’homme, y compris les villes.

“L’étude met en évidence l’influence de l’urbanisation sur le cours évolutif des espèces”, a-t-il déclaré. “Il est important pour nous de répondre aux questions liées à l’évolution adaptative, qu’il s’agisse d’une espèce envahissante ou d’une espèce forestière s’adaptant aux environnements urbains.”