Les fourmis (famille des formicidés ou Formicidae) sont des insectes sociaux formant des colonies, appelées fourmilières, parfois extrêmement complexes, contenant de quelques dizaines à plusieurs millions d’individus. Certaines espèces forment des « colonies de colonies » ou supercolonies. Les fourmis sont classées dans l’ordre des hyménoptères, comme les guêpes et les abeilles. Les termites, parfois appelés fourmis blanches, sont de l’ordre des dictyoptères (sous-ordre des isoptères). Ils ne sont donc pas des fourmis, bien qu’ils leur ressemblent.
Les sociétés des fourmis ont une division du travail (polyéthisme d'âge et de caste), une communication entre individus et une capacité à résoudre des problèmes complexes. Ces analogies avec les sociétés humaines ont depuis longtemps été une source d'inspiration et le sujet d'études scientifiques.
Les fourmis attaquent et se défendent en mordant et, pour certaines espèces, en projetant de l’acide formique (formicinae) qui fait fondre la chitine des insectes, ou d’autres substances pouvant engluer un adversaire, ou encore en piquant à l’aide d’un aiguillon (qui chez quelques espèces reste piqué avec la glande à venin dans la peau de la victime).
Chez la plupart des espèces, la colonie a une organisation sociale complexe et est capable d’accomplir des tâches difficiles (exploiter au mieux une source de nourriture, par exemple). Cette organisation apparaît grâce aux nombreuses interactions entre fourmis, et n’est pas dirigée — contrairement à une idée répandue — par la reine. On parle alors d’intelligence collective, pour décrire la manière dont ce comportement collectif complexe apparaît, grâce à des règles individuelles relativement simples.
Dans les colonies de fourmis, le « comportement global » n’est donc pas programmé chez les individus, on dit qu’il émerge de l’enchaînement d’un grand nombre d’interactions locales entre les individus et leur environnement.
Fourmi géante, dans la jungle péruvienne, semblant être en situation de défense.
Un exemple classique de comportement collectif auto-organisé est l’exploitation des pistes de phéromones. Une fourmi seule n’a pas l’intelligence nécessaire pour choisir le plus court chemin dans un environnement complexe. De fait, c’est la colonie dans son ensemble (du moins, les individus impliqués dans le fourragement) qui va choisir ce chemin.
En 1980, Jean-Louis Deneubourg a pu vérifier expérimentalement qu’une colonie de fourmis (de l’espèce Lasius niger) disposant de deux chemins de longueurs différentes pour rallier une source de nourriture, choisissait plus souvent le chemin le plus court. Il décrit ainsi ce phénomène17 :
« (…) un « éclaireur », qui découvre par hasard une source de nourriture, rentre au nid en traçant une piste chimique. Cette piste stimule les ouvrières à sortir du nid et les guide jusqu’à la source de nourriture. Après s’y être alimentées, les fourmis ainsi recrutées rentrent au nid en renforçant à leur tour la piste chimique. Cette communication attire vers la source de nourriture une population de plus en plus nombreuse. Un individu qui découvre une source de nourriture y « attire » en quelques minutes n congénères (par exemple 5) ; chacun de ceux-ci y attirent à leur tour n congénères (25), et ainsi de suite. »
Si l’on considère plusieurs chemins pour se rendre sur le lieu d’approvisionnement, on comprend que les individus empruntant le plus court reviendront plus vite à la fourmilière que ceux qui auront pris le plus long. C’est ainsi que ce chemin comportera une trace olfactive de plus en plus forte par rapport aux autres et sera donc préféré par les fourmis.
On connaît depuis d’autres exemples de ce type, comme la construction du nid, la répartition du couvain dans celui-ci, l’entassement des cadavres de la colonie, l’organisation en « supercolonies », etc.
Des fourmis fourragères peuvent parcourir des distances jusqu'à 200 mètres à partir de leur nid18, laissant des pistes odorantes qui leur permettent de retrouver leur chemin même dans l'obscurité. Dans les régions chaudes et arides, ces mêmes fourmis qui affrontent la dessiccation doivent trouver le chemin de retour au nid le plus court possible19. Les fourmis diurnes du désert du genre Cataglyphis naviguent en gardant la trace de la direction ainsi que la distance parcourue mesurée par un podomètre interne qui tient compte des pas effectués20 et aussi en évaluant le mouvement des objets dans leur champ visuel (flux optique). Les directions sont mesurées en utilisant la position du soleil (leur œil composé a des cellules spécialisées qui détectent la lumière polarisée du soleil, étant notamment sensibles à l'ultraviolet du spectre lumineux21), de la lune, la carte des étoiles22 ou le champ magnétique terrestre23, en complément de repères visuels, de signaux olfactifs et tactiles
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