TD1 ETHOLOGIE: LES SOCIETES ANIMALES Eusociété = type de système fondé sur : - Une division du travail en fonction de la fécondité - La coexistence de plusieurs générations - Les soins collectifs apportés aux petits Exemple des Abeilles La ruche - 40 à 60 000 abeilles (parfois 80 000) = ruche domestique : beaucoup d individus, donc il faut une bonne coordination - «Réveil» au printemps de l ensemble de la ruche (n hibernent pas : activité musculaire nécessaire au maintien de la température) : il a fallu donc faire des réserves (miel) - Population : o Reine o Ouvrières o Faux bourdons La Reine - Individu indispensable : il n existe pas une seule fonction dans la ruche qui ne soit pas influencée par la reine et ses phéromones - Vit entre 1 et 5 ans - Son dard est développé en tube de ponte (quand elle nait, elle va vers les alvéoles royaux et supprimer les autres larves royales avant qu elles ne sortent) - Passe son temps à pondre : 3 000 œufs par jour = 1 œuf toute les 45 secondes - Fécondée une seule ou plusieurs fois par plusieurs mâles (vol nuptial) dans les premiers jours de sa vie - Les spermatozoïdes vont rester fonctionnels près de 5 ans dans la spermathèque de la reine - Elle n utilise les spermatozoïdes que pour faire des femelles (qui sont diploïdes) - Aiguillon dépourvu de barbes elle n en meurt pas : ce n est pas comme un hameçon - Fin de vie : si il n y a plus de spermatozoïde ne pond que des œufs non fécondés mâles (faux bourdons) elle finit par se faire virer. - L alvéole royal est vertical est beaucoup plus gros Déterminisme des castes - Le phénotype reine ou ouvrière dépend de la qualité (gelée royale) et de la quantité de nourriture donnée aux larves o Gelée royale Action sur le système hormonal : production de la JH dix fois plus élevée chez les larves royales Stimulation des gènes responsables du développement royal - Les faux-bourdons o Mâles, larves nourries avec de la gelée royale pendant 3 jours, puis avec un mélange miel-pollen o Rôle unique de fécondation meurent après o Pas d organe de récolte du pollen, ni de dard o Aptitude au vol et à l orientation développées : yeux composés plus grands et possédant plus de facettes o Se nourrissent de miel o Chassés à l automne o Durée de vie : 1 saison 1
- Les ouvrières o Vivent 40 jours l été (et plusieurs mois l hiver) : elles s épuisent en collectant le pollen o Langue allongée pour prélever le nectar au fond des corolles, lécher la reine, disperser ses phéromones o Pattes porteuses de peigne : nettoyage des antennes pour que le système olfactif soit bien fonctionnel o Pattes postérieures : récolte du pollen (corbeille) 20% de son poids = 14kg pour un Homme o Aiguillon muni de barbes (contrairement à la reine) : quand elles piquent elles vont perdre la partie postérieure de leur abdomen mort o Ovaire et spermathèque non fonctionnels o Ne peuvent pondre que des œufs non fécondés (en absence de la reine) - Le couvain o 21 jours entre la ponte de l œuf et l éclosion de l insecte (reine : 16 / ouvrière : 21 / mâle : 24) - Polyéthisme d âge o La division du travail est un des fondements des sociétés d insectes les plus évoluées o Répertoire comportemental sera fonction de l âge o Spécialisation de certains individus dans des travaux très différents, bien qu extérieurement ils soient très semblables o Ouvrière (elles s approchent au fur et à mesure de la sortie de la ruche) 1 er jour : rôle passif maintient la température de la ruche rien que par sa seule présence Nettoyeuse (reine ne pond pas si alvéole pas impeccable) Nourrice (x fois par jour) des larves âgées (pollen et nectar) puis des larves jeunes (gelée royale) glandes nourricières 10 ème jour : bâtisseuse (alvéoles en cire) glandes cirières Ventileuse (34 C) Sentinelle glandes de Nasanov : permet de sécrété la phéromone de Nasanov 20 ème jour : butineuse (nectar, pollen, eau) glandes des tarses Peut revenir en arrière Cohabitation de plusieurs générations Le déplacement de l activité intérieur vers l extérieur du nid est commun à toutes les eusociétés Flexibilité de la société - Des mécanismes anatomiques, hormonaux et génétiques, semblent régler l évolution temporelle de la division du travail - Diverses glandes sont rendues fonctionnelles - Prélèvement d une population de la ruche o Butineuses famine régression des glandes cirières des bâtisseuses butineuses o Larves réactivation des glandes salivaires ou cirières nourricières ou bâtisseuse la reine peut pondre plus vite Ruche = entité biologique dynamique Régulation automatique pour rétablir un équilibre de population rompu accidentellement, par la réversibilité de la division du travail. - Période d hiver et de printemps o Printemps : apport de pollen frais par les butineuses, la reprise de la ponte va pouvoir remplacer les vieilles abeilles (doit avoir lieu le plus rapidement possible) o L abeille d hiver (née à l automne) a assuré l hivernage de la colonie et devient nourricière (glandes mises en attente) puis meurt 2
Coopération Il existe pour une fonction, un aspect individuel et un aspect social : - Capacité qu a la ruche de ventiler alors que l abeille seule en est incapable (ne produit que de la chaleur) - Elevage du couvain o 1900 visites par larves (dont 150 comportent un don de nourriture) : nettoyage, mise en place de l opercule, o Les butineuses rapportent le nectar dans un sac à nectar (cavité de l œsophage), dont elles vident le contenu dans la bouche d une nourricière (glandes mandibulaires et hypopharyngiennes développées) o La nourrice régurgite une goutte de sécrétion qu elle dépose sur la paroi de la cellule près de la bouche de la larve - Soins à la Reine o Reine adulte est nourrie toutes les 20 à 30 minutes par trophallaxie (= échange de nourriture et d informations avec la colonie par phéromones) o Reine est nourrit par la gelée royale sécrétée par les ouvrières (glandes hypopharyngiennes et mandibulaires) - Construction o Il faut 120 ouvrières pour la construction d un seul alvéole en cire - Production de miel o Il est produit à partir du nectar au niveau des fleurs o Prélèvement par les ouvrières puis elles recrachent le nectar déshydraté par la ventilation : mêlé à de la salive et à des sucs digestifs miel o Pour produire 1kg de miel, les butineuses parcourent une distance équivalente à 4 fois le tour de la Terre! o Sert de nourriture pendant la période d hivernage Une abeille consomme en moyenne 2 mg de miel par jour et par abeille dans une colonie d environ 25 000 abeilles Si la taille de la colonie est moins importante, il va falloir compenser le manque d individus consommation accrue à 3 mg de miel pour une colonie de 15 000 4 mg pour 8 000 individus Avec peu d individus il faut plus d énergie pour maintenir la température - Défense de la ruche o Un individu se sacrifie et va appeler ainsi tous les autres o Il y a un sacrifice pour faire en sorte que la ruche soit préservée = comportement ALTRUISTE Pourquoi l abeille est altruiste? Abeilles ont 50% de gènes semblables à leurs frères et sœurs En se sacrifiant les gènes proches des siens perdurent Théorie de l ALTRUISME La Circulation sociale de la Nourriture - Trophallaxie : emmagasinement nourriture dans jabot, puis régurgitée pour les autres avec transmissions d informations - Les abeilles ne défèquent pas dans la ruche (ampoule rectale extensible, capacité de plusieurs semaines, vols de propreté l hiver) L apparition ou non de comportements sociaux est conditionnée par le nombre d individu - Division du travail à partir de 2 abeilles - Agressivité contre les étrangères à partir de 10 abeilles 3
Reconnaissance de l identité - Une grande partie de l activité du groupe consiste à s exposer aux congénères pour renouveler les signaux de familiarité et pour ne pas se faire oublier Prédispositions favorables ou indispensables à la société chez les abeilles - Existence d un abri commun - Vie en groupe : interférences réciproques modifications psychophysiologiques - Division du travail : polyéthisme - Attraction de la Reine sur les congénères - Elevage du couvain en coopération - Individus spécialisés pour la reproduction - Tolérance mutuelle - Les différents types de communication : phéromones, danse, trophallaxie - Régulation automatique : flexibilité de la division des tâches permet de rétablir l équilibre de la population rompu accidentellement par autorégulation Exemple des rats-taupes - Rongeur africain, AUCUNE PARENTE avec les taupes - Déserts semi-arides du Kenya, d Ethiopie et de Somalie - Corps adapté à la vie souterraine o Corps cylindrique o Membres courts o Oreilles minuscules - Sang froid = poïkilothermes, 32 C, ectodermes, faible métabolisme o Ils se mettent proche de la surface dan les galeries - Incisives saillantes - Fouisseurs, creusent des sols très durs (surtout après la période des pluies) - 25% de leur masse musculaire est concentré dans leur joue (1% chez l Homme) - Peau flasque, sans glandes sudoripares (ne transpirent pas), ni couche de graisse - Glabre : peu de poils, donc peu de parasites (ectoparasites) - Quelques poils o Lèvres : empêchent entrée de la terre : creusent bouche fermée o Pattes postérieures (balayent la terre) o Museau : vibrisses = sortes de moustaches sensibles aux vibrations du sol et aux mouvements des autres Communication / sens - Presque aveugle - Pas de pavillon externe, mais très bonne audition - Produisent 18 types de sons différents (alarme, rassemblement, défense, reconnaissance, attaque, ) + que les autres rongeurs - Vibrisses (courants d air) - Très bon odorat - Odeurs : se roulent régulièrement dans la chambre de défécation - Traces chimiques - Conflits, combats o Place dans le nid / nourriture - Agressivité de la Reine 4
La colonie - 80 individus (jusqu à 300), Plus de mâles que de femelles (2/3) - Une seule femelle est fertile = Reine - 1 à 3 mâles reproducteurs toute leur vie - Autres mâles et femelles = ouvrier(e)s o Potentiellement reproducteur à partir de 1 an, mais inhibition car la Reine est présente Reproducteur - La Reine est 1/3 plus grande que les autres - Les 1 à 3 mâles, les plus gros : nourrissent et élèvent les jeunes Non-reproducteurs - Mâles et femelles pas de dimorphisme sexuel - Petits (dès 3 mois) vont confectionner les nids, nourrissent les jeunes, creusent des galeries et les nettoient, recherchent de la nourriture - Plus gros et les moins actifs défendent, éjectent la terre hors des galeries, tapis chauffant Polyéthisme de tâche en fonction de la taille - Une seule femelle est fertile - Difficultés à trouver de la nourriture réseau de 4 km autour du nid commun - Incapacité réguler leur température o Se pelotonnent les uns sur les autres Stabilité thermique de l habitat Vie en société indispensable Coopération dans les taches - Pour construire des galeries : chaînes de travail - Pour la défense de la colonie - Pour s occuper des petits : tapis vivant de corps - Pour chercher de la nourriture Régime alimentaire - Racines succulentes et bulbes : riches en eau et amidon o Galerie de 50 cm à 2 m sous terre, sur 4 km - Prédateurs o Serpents o Froid o Vivent 2 ans dans la nature et de 10 à 30 ans en labo! (unique chez les rongeurs) Intelligence / Economie - Organisation des galeries o Le nid de la Reine est toujours au même endroit o Chambre de stockage de nourriture : on ne la met pas n importe où o Chambre de défécation : marquage et nourriture - Tubercules de géophytes o 50 kg (cellulose, eau, sucre et amidon) o Recherche au hasard en multipliant les directions o Les rat-taupes ne dévorent que le centre des racines et les remplissent de terre pour qu elles puissent se régénérer «culture» o Ravage des champs de patates douces - Coprophagie o Utilisent leurs déchets en les ré-ingurgitant jusqu à ce qu il y ait de quoi se nourrir 5
La Reine - Seule femelle reproductrice - Fécondée par +/- 3 mâles, toute l année - 50 g - Environ 11 semaines de gestation - 1 à 5 portées par an - 12 à 27 petits par portée - Apporte les soins essentiels - Allaite pendant 2 à 4 semaines Flexibilité - Domine la colonie : la plus active et la plus agressive - Patrouille bouscule pour activer les sujets - Spécialisée dans la reproduction naissance de plus de petits que si chaque femelle était reproductrice - Menace plus : o Les gros inactifs o Ceux qui sont plus éloignés d elle génétiquement (elle le sait grâce aux phéromones) Attirance sexuelle génétique chez l Homme : un frère et une sœur qui n ont pas été élevés ensemble et se retrouvent vers 18/20 ans éprouvent dans 50% des cas une attirance sexuelle o Avec les femelles - Si la Reine est enlevée, une autre femelle, parmi celles qui jusque là étaient non-reproductrices, va prendre sa place (vrais combats) - Croissance rapide due aux phéromones : l espace entre les vertèbres s allonge - Qu es-ce qui empêche les autres femelles de se reproduire? o Les phéromones (insuffisantes) o Le caractère agressif de la Reine stress permanent chez les sujets Sélection de parentèle - Explique les comportements altruistes = comportements de sacrifices - Altruisme : un individu consacre du temps et de l énergie à la reproduction d un autre individu qui lui est très proche génétiquement - Favorise la propagation d une partie de ses propres gènes Chez les rats taupes - Les membres d une même colonie sont très proches génétiquement - Les ouvriers non reproducteurs augmentent la transmission de leurs gènes en élevant leurs frères et sœurs Socialité - Division du travail en fonction de la fécondité - Coexistence d au moins 2 générations - Soins collectifs apportés aux petits - La flexibilité Rats taupes = seul cas connu de mammifères eusociaux : se comportent socialement de façon similaire aux fourmis et aux abeilles 6