Des abeilles démontrent la loi de Weber en plein vol lors du choix de leur trajectoire

L’art délicat de la navigation aérienne

Les abeilles domestiques comptent parmi les insectes les plus étudiés par la communauté scientifique. Cet intérêt s’explique par leur organisation sociale hiérarchique hautement sophistiquée et leur rôle écologique essentiel. Ces pollinisateurs possèdent la capacité de se déplacer rapidement dans des environnements naturels complexes, de traverser des ouvertures étroites et d’identifier les meilleurs chemins pour atteindre leur destination sans jamais percuter d’autres objets.

Une équipe de chercheurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud à Canberra a récemment mené une étude pour comprendre le processus décisionnel des abeilles lorsqu’elles doivent choisir une ouverture pour voler parmi plusieurs options disponibles. Les conclusions de ce travail ont été rapportées par la journaliste Ingrid Fadelli sur le portail scientifique Phys.org et publiées dans la revue Biology Letters.

Les observations des scientifiques indiquent que le jugement de ces insectes suit de près un principe connu sous le nom de loi de Weber. Ce concept suggère que les animaux évaluent les différences en fonction de la taille relative des choix qui s’offrent à eux, plutôt que de leur taille absolue.

Taille absolue ou différence relative ?

L’objectif principal de cette récente étude était de mettre en lumière la manière dont ces insectes naviguent dans des environnements encombrés. Les scientifiques cherchaient précisément à déterminer si les abeilles jugent les ouvertures, c’est-à-dire les espaces ou les interstices dans lesquels elles s’engagent, en fonction de leur taille absolue ou en comparant leur ampleur par rapport aux autres passages disponibles.

Le Dr Sridhar Ravi, auteur principal de la publication, a partagé la genèse de ce projet avec Phys.org. « Notre recherche a été inspirée par une question simple mais fascinante : comment les animaux prennent-ils des décisions de navigation lorsqu’ils se déplacent dans des environnements encombrés ou spatialement contraints ? » Il précise ensuite la réalité quotidienne de ces pollinisateurs : « Les abeilles domestiques sont d’excellentes volantes et voyagent couramment à travers une végétation dense et des espaces étroits pendant la recherche de nourriture. Lorsqu’elles volent entre les branches et à travers les arbustes, elles seront confrontées à divers choix d’ouvertures par lesquelles elles peuvent voler. Nous savons encore relativement peu de choses sur la façon dont elles évaluent visuellement les espaces et décident quel itinéraire est le plus sûr. »

Le scientifique s’interrogeait sur les critères d’évaluation de ces pollinisateurs. « Par exemple, les abeilles évaluent-elles la largeur d’un espace particulier et volent-elles à travers s’il est assez grand ou s’appuient-elles davantage sur les différences relatives entre les choix disponibles, comme le suggère la loi de Weber ? » Il ajoute : « Des travaux antérieurs ont suggéré que les abeilles répondent souvent plus fortement aux comparaisons relatives qu’aux mesures absolues, et nous voulions tester si ce principe s’applique également pendant la navigation en vol. Nous voulions également tester à quel point les abeilles peuvent détecter de manière fiable une petite différence entre les ouvertures et l’utiliser lors de la prise de décisions en vol. »

Un parcours expérimental sur mesure

Pour répondre à ces questions de recherche et améliorer la compréhension actuelle de la perception spatiale chez les insectes, le Dr Ravi et ses collègues ont conçu une expérience spécifique. Le dispositif consistait à laisser les abeilles voler librement à l’intérieur d’un tunnel spécialement aménagé pour l’occasion.

« Nous avons entraîné des abeilles domestiques à voler à travers un tunnel que nous avons construit, où elles trouveraient une récompense de solution sucrée, » détaille le chercheur principal. Le processus d’habituation a été progressif. « Une fois que les abeilles sont devenues à l’aise avec l’utilisation du tunnel, elles ont volé à plusieurs reprises dans l’installation, ont collecté la solution sucrée, sont retournées à la ruche, puis sont revenues. Après que les abeilles se soient familiarisées avec l’environnement, nous avons introduit une barrière à l’intérieur du tunnel. »

Cette fameuse barrière présentait une particularité architecturale : elle comportait deux ouvertures rectangulaires parmi lesquelles les insectes devaient choisir pour continuer leur vol. Ces deux passages possédaient exactement la même largeur, mais affichaient des hauteurs différentes. L’équipe a alors modulé les paramètres de cet obstacle. « En faisant varier systématiquement à la fois la taille absolue des ouvertures et les différences relatives entre elles, nous avons pu observer comment les abeilles faisaient leurs choix, » indique le Dr Ravi.

L’équilibre parfait entre sécurité et énergie

L’observation du comportement des abeilles face à ces obstacles a fourni des réponses claires. « Cela nous a permis de tester systématiquement les choix des abeilles. Nous avons été surpris de voir à quel point le comportement des abeilles s’est avéré élégant et dépendant du contexte, » rapporte le Dr Ravi. Les résultats suggèrent que les insectes choisissent bien l’ouverture en fonction des différences de taille relative, mais que ce choix est également modulé par la taille absolue de l’espace.

La stratégie employée semble viser un équilibre subtil entre la sécurité du vol et la conservation de l’énergie. « Lorsque les ouvertures étaient petites, là où le risque de collision est élevé, les abeilles semblaient comparer soigneusement les options, » constate le chercheur. La prudence est donc de mise lorsque l’espace se restreint.

À l’inverse, l’attitude change lorsque l’environnement est moins contraignant. « À mesure que la différence relative entre les ouvertures augmentait, les préférences des abeilles devenaient de plus en plus claires et prévisibles. Cependant, lorsque les deux ouvertures étaient déjà relativement grandes et sûres pour passer, les abeilles se comportaient différemment. Dans ces situations, il y avait moins besoin d’une évaluation minutieuse car le risque de collision était déjà faible. En conséquence, leur choix entre les options est devenu beaucoup plus proche de l’aléatoire, » explique l’auteur principal de l’étude.

De l’insecte à l’intelligence artificielle

Cette étude démontre que les abeilles ajustent de manière dynamique l’effort perceptif qu’elles investissent dans leur navigation, en fonction du risque associé à chaque scénario. Au lieu d’analyser chaque détail visuel des ouvertures disponibles, elles déploient une stratégie efficace qui leur permet de sélectionner la meilleure option tout en consommant moins d’énergie. « Bien que cela puisse sembler l’approche la plus sensée pour nous, les humains, observer cela chez un insecte avec un minuscule cerveau et de petits yeux rend la chose intéressante, » souligne le Dr Ravi.

Ces observations pourraient affiner les théories existantes sur le comportement des insectes. À terme, elles pourraient inspirer la création de nouveaux systèmes robotiques ou de modèles d’intelligence artificielle (IA) calqués sur la manière dont les abeilles appréhendent leur environnement. « Nous pensons que le vol et la navigation des insectes restent des domaines passionnants d’un point de vue à la fois biologique et de l’ingénierie, » affirme le chercheur, ajoutant que « les abeilles sont des volantes incroyablement capables et étudier comment elles se déplacent dans des environnements complexes peut nous apprendre beaucoup de choses sur la perception, l’apprentissage et la prise de décision. Un domaine qui nous intéresse de plus en plus est l’expérience et l’apprentissage. »

Pour la suite de leurs travaux, l’équipe prévoit d’explorer dans quelle mesure les abeilles améliorent leurs capacités de vol avec le temps, après une exposition répétée à des environnements difficiles, et d’identifier les signaux visuels spécifiques qui guident leur comportement. Le Dr Ravi dévoile une piste fascinante sur leurs récents travaux : « Nous avons récemment terminé une nouvelle série d’expériences visant à déterminer si les abeilles peuvent être ‘trompées’ par des illusions visuelles qui font paraître les ouvertures plus grandes ou plus petites qu’elles ne le sont réellement. Les résultats sont très intrigants, mais nous devrons garder ces découvertes secrètes encore un peu de temps jusqu’à ce qu’elles soient publiées. »

Selon la source : phys.org