TED2003
Deborah Gordon: The emergent genius of ant colonies
Deborah Gordon et les fourmis
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Avec sa truelle toute pleine de poussière, une poignée de marqueurs de peinture japonaise et quelques étudiants à portée de main, Deborah Gordon fouille les colonies de fourmis du désert de l'Arizona pour tenter de comprendre des systemes complexes.
Deborah Gordon - Ecologist
By studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves. Full bio
By studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves. Full bio
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I study ants, and that's because I like to think about how organizations work.
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J'étudie les fourmis, et c'est parce que j'aime réfléchir à comment les organisations fonctionnent.
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And in particular, how the simple parts of organizations
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6000
Et en particulier, comment de simples parties d'une organisation
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interact to create the behavior of the whole organization.
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interagissent pour créer un comportement d'une organisation toute entière.
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So, ant colonies are a good example of an organization like that,
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17000
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Alors, les colonies de fourmis sont un bon exemple d'une telle organisation,
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and there are many others. The web is one.
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et il y en a plein d'autres. Le web en est une.
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There are many biological systems like that --
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Il y a beaucoup de systèmes biologiques similaires --
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brains, cells, developing embryos.
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le cerveau, les cellules, les embryons qui se développent.
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There are about 10,000 species of ants.
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Il y a environ 10 000 espèces de fourmis.
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They all live in colonies consisting of one or a few queens,
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Elles vivent toutes en colonies, formées d'une ou de quelques reines
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and then all the ants you see walking around are sterile female workers.
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et ensuite vous avez les fourmis que vous voyez autour de vous, qui sont toutes des ouvrières stériles.
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And all ant colonies have in common that there's no central control.
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4000
Ce que toutes les colonies de fourmis ont en commun, c'est qu'il n'y a aucun contrôle centralisé.
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Nobody tells anybody what to do.
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Il n'y a personne pour dire quoi faire à qui que ce soit.
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The queen just lays the eggs. There's no management.
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La reine pond les œufs. Il n'y a aucune gestion.
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No ant directs the behavior of any other ant.
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Aucune fourmi ne commande le comportement d'une autre fourmi.
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And I try to figure out how that works.
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Alors j'essaie de comprendre comment ça marche.
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And I've been working for the past 20 years
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2000
Et j'ai travaillé pendant les 20 dernières années
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on a population of seed-eating ants in southeastern Arizona.
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sur une population de fourmis mangeuses de graines dans le Sud-Est de l'Arizona.
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Here's my study site. This is really a picture of ants,
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Voici le site de mes recherches. C'est une vraie photo de fourmis
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and the rabbit just happens to be there.
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et le lapin se trouve être là au milieu.
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And these ants are called harvester ants because they eat seeds.
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Ces fourmis sont appelées moissonneuses parce qu'elles mangent les graines.
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This is the nest of the mature colony, and there's the nest entrance.
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77000
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Voici le nid d'une colonie mure et voici l'entrée du nid.
01:33
And they forage maybe for about 20 meters away,
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Et elles creusent dans un rayon de 20 mètres autour
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gather up the seeds and bring them back to the nest, and store them.
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ramassent les graines, les ramènent au nid et les stockent.
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And every year I go there and make a map of my study site.
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88000
2000
Chaque année j'y retourne et je fais une carte du site que j'étudie.
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This is just a road. And it's not very big:
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Il y a juste une route, pas très grande,
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it's about 250 meters on one side, 400 on the other.
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250 mètres d'un côté, 400 de l'autre.
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And every colony has a name, which is a number,
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2000
Chaque colonie a un nom, qui est un numéro,
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which is painted on a rock. And I go there every year
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peint sur un rocher. Chaque année, j'y vais
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and look for all the colonies that were alive the year before,
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et je recherche les colonies qui étaient vivantes l'année précédente,
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and figure out which ones have died, and put all the new ones on the map.
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104000
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et je recherche celle qui ont disparues, et ajoute les nouvelles colonies sur la carte.
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And by doing this I know how old they all are.
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En faisant ceci, je sais quel âge elles ont.
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And because of that, I've been able to study how their behavior changes
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Et grâce à cela, j'ai pu étudier comment leur comportement change
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as the colony gets older and larger.
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3000
quand la colonie vieillit et grossit.
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So I want to tell you about the life cycle of a colony.
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117000
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Donc j'aimerais vous parler du cycle de vie d'une colonie.
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Ants never make more ants; colonies make more colonies.
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119000
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Les fourmis ne se reproduisent pas, les colonies si.
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And they do that by each year sending out the reproductives --
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123000
3000
Et elles le font en envoyant chaque années les reproductrices --
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those are the ones with wings -- on a mating flight.
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126000
3000
celles avec des ailes -- dans un vol d'accouplement.
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So every year, on the same day -- and it's a mystery exactly how that happens --
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130000
4000
Donc chaque année, le même jour -- et c'est un mystère de savoir exactement comment ça se passe --
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each colony sends out its virgin, unmated queens with wings, and the males,
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134000
6000
chaque colonie envoie sa reine vierge, avec des ailes, et les mâles,
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and they all fly to a common place. And they mate.
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140000
4000
et ils volent tous au même endroit. Et ils s'accouplent.
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And this shows a recently virgin queen. Here's her wings.
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144000
6000
On voit ici une reine vierge jusqu'à récemment. Et voici ses ailes.
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And she's in the process of mating with this male,
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150000
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Elle est en train de s'accoupler avec ce mâle,
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and there's another male on top waiting his turn.
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155000
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et il y a un autre mâle au dessus qui attend son tour.
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Often the queens mate more than once.
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Souvent les reines s'accouplent plus d'une fois.
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And after that, the males all die. That's it for them.
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160000
3000
Et après, les mâles meurent tous. C'en est fini pour eux.
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(Laughter)
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2000
(Rires)
02:57
And then the newly mated queens fly off somewhere, drop their wings,
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165000
5000
Ensuite les jeunes reines fécondées s'en vont quelque part, se débarrassent de leurs ailes,
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dig a hole and go into that hole and start laying eggs.
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170000
4000
creusent un trou et vont dedans pour pondre leurs œufs.
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And they will live for 15 or 20 years, continuing to lay eggs
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174000
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Et elles vont vivre pendant 15 ou 20 ans, continuant à pondre leurs œufs
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using the sperm from that original mating.
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en utilisant le sperme de cet accouplement originel.
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So the queen goes down in there.
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182000
2000
Donc la reine va là-dessous.
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She lays eggs, she feeds the larvae -- so an ant starts as an egg, then it's a larva.
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184000
5000
Elle pond ses œufs, nourrit les larves -- donc une fourmi nait dans un œuf, ensuite c'est une larve.
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She feeds the larvae by regurgitating from her fat reserves.
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189000
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Elle nourrit les larves en régurgitant ses réserves de gras.
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Then, as soon as the ants -- the first group of ants -- emerge,
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Ensuite, dès que les fourmis -- du premier groupe -- apparaissent,
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they're larvae. Then they're pupae. Then they come out as adult ants.
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197000
3000
ce sont des larves. Ensuite elles forment un cocon et sortent en fourmis adultes.
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They go out, they get the food, they dig the nest,
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200000
3000
Elles sortent, trouvent la nourriture, creusent le nid,
03:35
and the queen never comes out again.
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203000
2000
et la reine ne sort plus jamais.
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So this is a one-year-old colony -- this happens to be 536.
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205000
4000
Voici une colonie vieille d'un an -- celle-là, c'est 536.
03:41
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
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209000
2000
Voici l'entrée du nid, il y a un crayon pour l'échelle.
03:43
So this is the colony founded by a queen the previous summer.
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211000
4000
Donc voici une colonie fondée par une reine l'été d'avant.
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This is a three-year-old colony.
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215000
2000
Voici une colonie vieille de trois ans.
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There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
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217000
4000
Voici l'entrée du nid, et un crayon pour l'échelle.
03:53
They make a midden, a pile of refuse -- mostly the husks of the seeds that they eat.
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221000
5000
Elles font du fumier, une pile de déchets --surtout des cosses des graines qu'elles mangent.
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This is a five-year-old colony. This is the nest entrance, here's a pencil for scale.
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226000
5000
Voici une colonie de cinq ans. Voici l'entrée du nid, avec un crayon pour l'échelle.
04:03
This is about as big as they get, about a meter across.
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231000
3000
Elles deviennent aussi grosse que cela, un mètre de large.
04:07
And then this is how colony size and numbers of worker ants changes --
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235000
5000
Et ensuite voici comment la taille de la colonie et le nombre d'ouvrières change --
04:12
so this is about 10,000 worker ants --
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240000
3000
donc voici environ 10 000 ouvrières --
04:15
changes as a function of colony age, in years.
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243000
3000
il change en fonction de l'âge de la colonie, en années.
04:18
So it starts out with zero ants, just the founding queen,
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246000
5000
Il commence avec zéro fourmi, juste la reine fondatrice,
04:23
and it grows to a size of about 10 or 12 thousand ants when the colony is five.
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251000
4000
et on arrive à une taille de 10 ou 12 mille fourmis quand la colonie a cinq ans.
04:27
And it stays that size until the queen dies
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255000
3000
Et il se maintient jusqu'à ce que la reine meure
04:30
and there's nobody to make more ants, when she's about 15 or 20 years old.
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258000
5000
et qu'il n'y ait plus personne pour faire plus de fourmis, quand elle a 15 ou 20 ans.
04:35
And it's when they reach this stable size, in numbers of ants,
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263000
4000
Et c'est quand elles atteignent leur taille stable, en nombre de fourmis,
04:39
that they start to reproduce.
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267000
2000
qu'elles commencent à se reproduire.
04:41
That is, to send more winged queens and males to that year's mating flight.
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269000
6000
C'est à dire, à envoyer plus de reines ailées et de mâles au vol d'accouplement de cette année.
04:47
And I know how colony size changes as a function of colony age
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275000
5000
Et je sais comment la taille de la colonie change en fonction de son âge,
04:52
because I've dug up colonies of known age and counted all the ants. (Laughter)
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280000
5000
parce que j'ai déterré des colonies d'un âge connu et compté toutes les fourmis.
04:59
So that's not the most fun part of this research, although it's interesting.
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287000
5000
Alors c'est pas la partie de la recherche la plus rigolote, mais c'est intéressant.
05:04
(Laughter)
78
292000
1000
(Rires)
05:05
Really the question that I think about with these ants is what I call task allocation.
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293000
5000
Vraiment, la question à laquelle je pense avec ces fourmis et ce que j'appelle l'allocation de tâches.
05:10
That's not just how is the colony organized,
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298000
3000
Ce n'est pas seulement comment la colonie est organisée,
05:13
but how does it change what it's doing?
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301000
2000
mais comment change-t-elle ce qu'elle fait?
05:15
How is it that the colony manages to adjust
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303000
4000
Comment se fait-il que la colonie arrive à ajuster
05:19
the numbers of workers performing each task as conditions change?
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307000
4000
le nombre d'ouvrières qui accomplissent chaque tâches alors que les conditions changent?
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So, things happen to an ant colony.
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311000
2000
Donc, des choses arrivent à une colonie de fourmis.
05:25
When it rains in the summer, it floods in the desert.
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313000
3000
Et quand il pleut l'été, le désert est inondé.
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There's a lot of damage to the nest,
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316000
2000
Il y a beaucoup de dégâts faits au nid,
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and extra ants are needed to clean up that mess.
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318000
3000
et il y a besoin de plus de fourmi pour nettoyer ce bazar.
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When extra food becomes available --
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321000
2000
Quand il y a plus de nourriture --
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and this is what everybody knows about picnics --
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323000
2000
et c'est ce que tout le monde sait à propos des pique-nique --
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then extra ants are allocated to collect the food.
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325000
3000
des fourmis supplémentaires doivent récolter la nourriture.
05:40
So, with nobody telling anybody what to do, how is it that
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328000
3000
Donc, si personne ne dit à personne quoi faire, comment est-ce que la colonie
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the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task?
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331000
4000
arrive à ajuster le nombre d'ouvrières assignées à chaque tâche?
05:47
And that's the process that I call task allocation.
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335000
3000
Et c'est ce que j'appelle le processus d'allocation de tâches.
05:51
And in harvester ants, I divide the tasks
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339000
2000
Et pour les moissonneuses, je divise les tâches
05:53
of the ants I see just outside the nest
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341000
2000
des fourmis que j'observe à l'extérieur du nid
05:55
into these four categories: where an ant is foraging,
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343000
3000
en quatre catégories: quand une fourmi fore,
05:58
when it's out along the foraging trail, searching for food or bringing food back.
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346000
5000
qu'elle est sur son canal de forage, à la recherche de nourriture à ramener.
06:03
The patrollers -- that's supposed to be a magnifying glass --
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351000
3000
Les éclaireuses -- c'est censé être un loupe --
06:06
are an interesting group that go out early in the morning
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354000
2000
sont un groupe intéressant qui sort tôt le matin
06:08
before the foragers are active.
100
356000
2000
avant que les butineuses s'activent.
06:10
They somehow choose the direction that the foragers will go,
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358000
3000
Elles choisissent en quelque sorte la direction que les butineuses vont prendre,
06:13
and by coming back -- just by making it back --
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361000
3000
et en revenant -- simplement en arrivant à rentrer --
06:16
they tell the foragers that it's safe to go out.
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364000
3000
elles disent aux butineuses qu'elle peuvent sortir en toute sécurité.
06:19
Then the nest maintenance workers work inside the nest,
104
367000
3000
Ensuite, les ouvrières de maintenance du nid travaillent à l'intérieur,
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and I wanted to say that the nests look a lot like Bill Lishman's house.
105
370000
5000
et je voulais dire que ces nids ressemblent beaucoup à la maison de Bill Lishman.
06:27
That is, that there are chambers inside,
106
375000
2000
Il y a des chambres à l'intérieur,
06:29
they line the walls of the chambers with moist soil
107
377000
4000
elles enduisent les murs des chambres avec du terreau humide
06:33
and it dries to a kind of an adobe-like surface in it.
108
381000
3000
qui donne cette impression de pisé en séchant.
06:36
It also looks very similar to some of the cave dwellings
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384000
3000
C'est très proche de certaines habitations troglodytes
06:39
of the Hopi people that are in that area.
110
387000
3000
des Hopi qui sont dans cette zone.
06:42
And the nest maintenance workers do that inside the nest,
111
390000
4000
Et les ouvrières de maintenance du nid font ce travail à l'intérieur,
06:46
and then they come out of the nest carrying bits of dry soil in their mandibles.
112
394000
3000
avant de sortir des morceaux de terre dans leurs mandibules.
06:49
So you see the nest maintenance workers come out with a bit of sand,
113
397000
3000
Donc vous voyez ces ouvrières de maintenance qui sortent avec un peu de sable,
06:52
put it down, turn around, and go back in.
114
400000
2000
le posent et retournent à l'intérieur.
06:54
And finally, the midden workers put some kind of territorial chemical in the garbage.
115
402000
8000
Et enfin, les fourmis éboueurs mettent une sorte de produit chimique territorial dans les déchets.
07:02
So what you see the midden workers doing is making a pile of refuse.
116
410000
3000
Donc ce que vous voyez qu'elles font là, c'est une pile de déchets.
07:05
On one day, it'll all be here, and then the next day
117
413000
2000
Un jour, tout est ici, et le lendemain elles déplacent les déchets
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they'll move it over there, and then they'll move it back.
118
415000
2000
et ensuite elles les rapportent ici.
07:09
So that's what the midden workers do.
119
417000
4000
Voilà ce que les fourmis éboueurs font.
07:13
And these four groups are just the ants outside the nest.
120
421000
4000
Et ces quatre groupes sont uniquement les fourmis à l'extérieur du nid.
07:17
So that's only about 25 percent of the colony, and they're the oldest ants.
121
425000
4000
Elles représentent environ 25% de la colonie, ce sont les plus vieilles.
07:21
So, an ant starts out somewhere near the queen.
122
429000
3000
Donc, une fourmi commence près de la reine.
07:24
And when we dig up nests we find they're about as deep
123
432000
3000
Et quand on déterre les nids, on trouve qu'ils sont aussi profonds
07:27
as the colony is wide, so about a meter deep for the big old nests.
124
435000
4000
que la colonie est large, donc environ un mètre de profondeur pour les gros vieux nids.
07:31
And then there's another long tunnel and a chamber, where we often find the queen,
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439000
5000
Ensuite il y a un autre long tunnel et une chambre, où on trouve souvent la reine,
07:36
after eight hours of hacking away at the rock with pickaxes.
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444000
4000
après huit heures de taillage de pierre à la pioche.
07:40
I don't think that chamber has evolved because of me and my backhoe
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448000
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Je ne pense pas que la chambre a évolué à cause de moi, ma truelle
07:44
and my crew of students with pickaxes,
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452000
2000
et mon équipe d'étudiants à la pioche,
07:46
but instead because when there's flooding,
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454000
2000
mais plutôt parce que quand il y a une inondation,
07:48
occasionally the colony has to go down deep.
130
456000
3000
la colonie doit aller très profond.
07:51
So there's this whole network of chambers.
131
459000
2000
Donc il y a ce réseau de chambres.
07:53
The queen's in there somewhere; she just lays eggs.
132
461000
3000
La reine est quelque part dedans, elle pond ses œufs.
07:56
There's the larvae, and they consume most of the food.
133
464000
3000
Il y a les larves, qui consomment presque toute la nourriture.
07:59
And this is true of most ants --
134
467000
2000
Et c'est vrai pour la plupart des fourmis --
08:01
that the ants you see walking around don't do much eating.
135
469000
2000
celle que vous voyez autour de vous ne mangent pas vraiment.
08:03
They bring it back and feed it to the larvae.
136
471000
2000
Elles ramènent la nourriture et nourrissent les larves.
08:05
When the foragers come in with food, they just drop it into the upper chamber,
137
473000
5000
Quand les butineuses reviennent avec la nourriture, elles la laissent dans la chambre supérieure,
08:10
and other ants come up from below, get the food,
138
478000
3000
et d'autres fourmis viennent de plus bas, prennent la nourriture,
08:13
bring it back, husk the seeds, and pile them up.
139
481000
3000
la ramènent, écossent les graines et les entassent.
08:16
There are nest maintenance workers working throughout the nest.
140
484000
3000
Ce sont les ouvrières de maintenance qui travaillent dans tout le nid.
08:19
And curiously, and interestingly, it looks as though at any time
141
487000
5000
Et aussi curieux et intéressant que cela puisse paraître,
08:24
about half the ants in the colony are just doing nothing.
142
492000
3000
on dirait qu'il y a toujours une moitié de la colonie qui ne fait rien.
08:27
So, despite what it says in the Bible,
143
495000
2000
Donc en dépit de ce que dit la Bible,
08:29
about, you know, "Look to the ant, thou sluggard,"
144
497000
4000
vous savez, "regarde la fourmi, fainéant,"
08:33
in fact, you could think of those ants as reserves.
145
501000
3000
en fait, vous pouvez voir ces fourmis comme réservistes.
08:36
That is to say, if something happened -- and I've never seen anything like this happen,
146
504000
3000
C'est à dire que si quelque chose arrive -- et je n'ai jamais vu ça,
08:39
but I've only been looking for 20 years --
147
507000
2000
mais je n'ai regardé que pendant 20 ans --
08:41
if something happened, they might all come out if they were needed.
148
509000
4000
si quelque chose arrive, elles pourraient arriver à la rescousse.
08:45
But in fact, mostly they're just hanging around in there.
149
513000
2000
Mais en fait, elles restent juste là à ne rien faire.
08:47
And I think it's a very interesting question --
150
515000
2000
Et c'est une question très intéressante --
08:49
what is there about the way the colony is organized
151
517000
3000
dans l'organisation d'une colonie,
08:52
that might give some function to a reserve of ants who are doing nothing?
152
520000
7000
qu'est-ce qui pourrait donner une fonction à ces fourmis qui ne font rien?
08:59
And they sort of stand as a buffer in between
153
527000
4000
Elles sont là comme un tampon au milieu
09:03
the ants working deep inside the nest and the ants working outside.
154
531000
3000
des fourmis qui travaillent dans le nid, et de celles qui travaillent dehors.
09:06
And if you mark ants that are working outside, and dig up a colony,
155
534000
4000
Et quand vous marquez les fourmis qui travaillent dehors, et que vous déterrez une colonie
09:10
you never see them deep down.
156
538000
2000
vous ne les voyez jamais en profondeur.
09:12
So what's happening is that the ants work inside the nest when they're younger.
157
540000
5000
Donc ce qui se passe, c'est que les fourmis travaillent dans le nid quand elles sont jeunes.
09:17
They somehow get into this reserve.
158
545000
2000
Elles restent dans cette réserve.
09:19
And then eventually they get recruited to join this exterior workforce.
159
547000
4000
Et elles finissent par être recrutées pour se joindre à la main d'œuvre à l'extérieur.
09:23
And once they belong to the ants that work outside, they never go back down.
160
551000
4000
Et une fois qu'elles commencent à travail dehors, elle ne retourne plus jamais en profondeur.
09:28
Now ants -- most ants, including these, don't see very well.
161
556000
3000
Maintenant les fourmis -- la plupart, mêmes celles-là, ne voient pas bien.
09:31
They have eyes, they can distinguish between light and dark,
162
559000
3000
Elles ont des yeux et elles peuvent distinguer le jour et la nuit,
09:34
but they mostly work by smell.
163
562000
2000
mais elles travaillent surtout au nez.
09:36
So just to reinforce that what you might have thought
164
564000
4000
Donc pour confirmer que ce que vous auriez pu penser
09:40
about ant queens isn't true --
165
568000
2000
à propos des reines n'est pas vrai --
09:42
you know, even if the queen did have the intelligence
166
570000
3000
même si la reine avait l'intelligence
09:45
to send chemical messages through this whole network of chambers
167
573000
4000
d'envoyer des messages chimiques dans ce réseau de chambres
09:49
to tell the ants outside what to do,
168
577000
2000
pour dire aux fourmis dehors quoi faire,
09:51
there is no way that such messages could make it in time to see
169
579000
4000
il est impossible que ces messages arrivent à temps pour voir
09:55
the shifts in the allocation of workers that we actually see outside the nest.
170
583000
5000
une différence d'allocations d'ouvrières que nous voyons à l'extérieur du nid.
10:00
So that's one way that we know the queen isn't directing the behavior of the colony.
171
588000
4000
Donc c'est comme ça que nous savons que la reine ne supervise pas le comportement de la colonie.
10:05
So when I first set out to work on task allocation,
172
593000
3000
Donc quand j'ai commencer à travailler sur l'allocation de tâches,
10:08
my first question was, "What's the relationship
173
596000
3000
ma première question était: "Quel lien y a-t-il
10:11
between the ants doing different tasks?
174
599000
3000
entre les fourmis qui accomplissent des tâches différentes?
10:14
Does it matter to the foragers what the nest maintenance workers are doing?
175
602000
3000
Est-ce important pour les butineuses de savoir ce que les ouvrières de maintenance font?
10:17
Does it matter to the midden workers what the patrollers are doing?"
176
605000
3000
Est-ce important pour les éboueurs de savoir ce que les éclaireuses font?"
10:20
And I was working in the context of a view of ant colonies in which each ant
177
608000
6000
Et j'ai travaillé dans le contexte d'une vie de colonie de fourmis dans laquelle
10:26
was somehow dedicated to its task from birth
178
614000
3000
chaque fourmi était destinée à une tâche dès la naissance
10:29
and sort of performed independently of the others,
179
617000
3000
et travaillait indépendamment des autres,
10:32
knowing its place on the assembly line.
180
620000
2000
en sachant sa place dans la chaîne de montage.
10:34
And instead I wanted to ask, "How are the different task groups interdependent?"
181
622000
4000
Et j'ai voulu me demander plutôt: "Dans quelle mesure ces groupes de tâches sont-ils indépendants?"
10:38
So I did experiments where I changed one thing.
182
626000
2000
Donc j'ai fait des expériences en changeant une chose.
10:40
So for example, I created more work for the nest maintenance workers
183
628000
4000
Par exemple, j'ai créé plus de travail pour les ouvrières de maintenance
10:44
by putting out a pile of toothpicks near the nest entrance,
184
632000
4000
en mettant une pile de cure dents près de l'entrée du nid,
10:48
early in the morning when the nest maintenance workers are first active.
185
636000
4000
tôt le matin quand les ouvrières de maintenance commencent leur travail.
10:52
This is what it looks like about 20 minutes later.
186
640000
2000
Voici à quoi ça ressemble 20 minutes plus tard.
10:54
Here it is about 40 minutes later.
187
642000
2000
40 minutes plus tard.
10:56
And the nest maintenance workers just take all the toothpicks
188
644000
2000
Les ouvrières de maintenance prennent tous les cure dents
10:58
to the outer edge of the nest mound and leave them there.
189
646000
3000
à l'extrémité extérieure du nid et les laissent là-bas.
11:01
And what I wanted to know was, "OK,
190
649000
3000
Donc ce que j'ai voulu savoir, c'était "OK,
11:04
here's a situation where extra nest maintenance workers were recruited --
191
652000
3000
voici une situation où on a eu besoin de plus d'ouvrières de maintenance --
11:07
is this going to have any effect on the workers performing other tasks?"
192
655000
4000
est-ce que ça va avoir un effet sur les ouvrières assignées à une autre tâche?"
11:11
Then we repeated all those experiments with the ants marked.
193
659000
4000
On a alors répété ces expériences avec les fourmis marquées.
11:15
So here's some blue nest maintenance workers.
194
663000
3000
Et voici des ouvrières de maintenance bleues.
11:18
And lately we've gotten more sophisticated
195
666000
2000
Plus tard on s'est sophistiqué
11:20
and we have this three-color system.
196
668000
2000
avec ce système de 3 couleurs.
11:22
And we can mark them individually so we know which ant is which.
197
670000
3000
Et on a pu marqué les fourmis individuellement pour savoir qui était qui.
11:25
We started out with model airplane paint
198
673000
2000
On a commencé avec de la peinture de modélisme
11:27
and then we found these wonderful little Japanese markers,
199
675000
2000
et on a trouvé ces merveilleux marqueurs japonais,
11:29
and they work really well.
200
677000
2000
et ils marchent vraiment bien.
11:31
And so just to summarize the result,
201
679000
2000
Donc pour résumer le résultat,
11:33
well it turns out that yes, the different tasks are interdependent.
202
681000
3000
il se trouve que oui, les tâches différentes sont interdépendantes.
11:36
So, if I change the numbers performing one task,
203
684000
3000
Donc, si on change le nombre d'ouvrières assignées à une tâche,
11:39
it changes the numbers performing another.
204
687000
2000
ça change le nombre d'ouvrières assignées à une autre.
11:41
So for example, if I make a mess
205
689000
2000
Par exemple, si je mets le bazar
11:43
that the nest maintenance workers have to clean up,
206
691000
2000
et les ouvrières de maintenance doivent nettoyer,
11:45
then I see fewer ants out foraging.
207
693000
2000
il y a moins de fourmis qui forent.
11:47
And this was true for all the pair-wise combinations of tasks.
208
695000
3000
Et c'était vrai avec toutes les paires de combinaison de tâches.
11:50
And the second result, which was surprising to a lot of people,
209
698000
5000
Le deuxième résultat qui a surpris beaucoup de monde,
11:55
was that ants actually switch tasks.
210
703000
2000
est que les fourmis échangent de tâches.
11:57
The same ant doesn't do the same task over and over its whole life.
211
705000
4000
La même fourmi ne fait pas le même travail toute sa vie.
12:01
So for example, if I put out extra food, everybody else --
212
709000
3000
Si par exemple, je mets plus de nourriture, tout le monde --
12:04
the midden workers stop doing midden work and go get the food,
213
712000
2000
les ouvrières éboueurs arrêtent leur traitement des déchets et prennent la nourriture,
12:06
they become foragers.
214
714000
2000
elles deviennent butineuses.
12:08
The nest maintenance workers become foragers.
215
716000
2000
Les ouvrières de maintenances deviennent butineuses.
12:10
The patrollers become foragers.
216
718000
2000
Les éclaireuses deviennent butineuses.
12:12
But not every transition is possible. And this shows how it works.
217
720000
4000
Mais toutes les transitions ne sont pas possibles. Et voici comment ça marche.
12:16
Like I just said, if there is more food to collect, the patrollers, the midden workers,
218
724000
4000
Comme je viens de le dire, s'il y a surplus de nourriture, les éclaireuses, les éboueurs,
12:20
the nest maintenance workers will all change to forage.
219
728000
2000
les ouvrières de maintenance vont toutes butiner.
12:22
If there's more patrolling to do --
220
730000
2000
Si il y a plus de travail d'éclairage à faire --
12:24
so I created a disturbance, so extra patrollers were needed --
221
732000
4000
donc j'ai changé l'environnement pour avoir besoin d'éclaireuses --
12:28
the nest maintenance workers will switch to patrol.
222
736000
2000
les ouvrières de maintenance vont se convertir en éclaireuses.
12:30
But if more nest maintenance work is needed --
223
738000
3000
Mais si il y a besoin de plus de maintenance --
12:33
for example, if I put out a bunch of toothpicks --
224
741000
2000
un tas de cure dents par exemple --
12:35
then nobody will ever switch back to nest maintenance,
225
743000
3000
personne ne va redevenir ouvrière de maintenance,
12:38
they have to get nest maintenance workers from inside the nest.
226
746000
3000
les nouvelles ouvrières de maintenance viennent de l'intérieur du nid.
12:41
So foraging acts as a sink, and the ants inside the nest act as a source.
227
749000
6000
Donc le butinage est comme l'évacuation, et les fourmis dans le nid sont une source.
12:48
And finally, it looks like each ant is deciding
228
756000
2000
Enfin, on dirait que chaque fourmi décide
12:50
moment to moment whether to be active or not.
229
758000
3000
en permanence si elle veut être active.
12:53
So, for example, when there's extra nest maintenance work to do,
230
761000
4000
Par exemple, si il y a plus de maintenance du nid à faire,
12:57
it's not that the foragers switch over. I know that they don't do that.
231
765000
4000
les butineuses ne changent pas de comportement, je le sais.
13:01
But the foragers somehow decide not to come out.
232
769000
2000
Mais les butineuses décident de ne pas sortir.
13:03
And here was the most intriguing result: the task allocation.
233
771000
4000
Et voici le résultat le plus intrigant: l'allocation de tâche.
13:07
This process changes with colony age, and it changes like this.
234
775000
4000
Ce processus change avec l'âge de la colonie, et il change comme ça.
13:11
When I do these experiments with older colonies --
235
779000
3000
Quand je fais des expériences avec des colonies plus vieilles --
13:14
so ones that are five years or older --
236
782000
2000
donc plus vieilles que cinq ans --
13:16
they're much more consistent from one time to another
237
784000
3000
elles sont plus cohérentes dans leur comportement.
13:19
and much more homeostatic. The worse things get,
238
787000
2000
Et plus homéostatiques. Le pire est que plus je les embête
13:21
the more I hassle them, the more they act like undisturbed colonies.
239
789000
3000
plus elles font comme si rien n'était.
13:24
Whereas the young, small colonies --
240
792000
2000
Alors que les jeunes petites colonies --
13:26
the two-year-old colonies of just 2,000 ants -- are much more variable.
241
794000
4000
environ 2000 fourmis -- sont plus variables.
13:30
And the amazing thing about this is that an ant lives only a year.
242
798000
5000
Et le plus bizarre est qu'une fourmi ne vit qu'un an.
13:35
It could be this year, or this year.
243
803000
2000
Ça peut être cette année-ci, ou celle-là.
13:37
So, the ants in the older colony that seem to be more stable
244
805000
4000
Donc, les fourmis dans la colonie plus vieille qui a l'air plus stable
13:41
are not any older than the ants in the younger colony.
245
809000
3000
ne sont pas plus vieilles que les fourmis dans la jeune colonie.
13:44
It's not due to the experience of older, wiser ants.
246
812000
3000
Ce n'est pas dû à l'expérience des vieilles fourmis sages.
13:47
Instead, something about the organization
247
815000
2000
C'est plutôt quelque chose dans l'organisation
13:49
must be changing as the colony gets older.
248
817000
3000
qui change avec les années.
13:52
And the obvious thing that's changing is its size.
249
820000
3000
Le changement le plus évident est la taille.
13:55
So since I've had this result, I've spent a lot of time trying to figure out
250
823000
6000
Donc depuis que j'ai eu ce résultat, j'ai passé beaucoup de temps à essayer de comprendre
14:01
what kinds of decision rules -- very simple, local, probably olfactory, chemical
251
829000
6000
quel genre de règles -- très simples, locales, probablement olfactive, chimiques.
14:07
rules could an ant could be using, since no ant can assess the global situation --
252
835000
5000
Des règles que les fourmis pourraient utiliser, puisqu'aucune fourmi ne peut contrôler la situation globale --
14:12
that would have the outcome that I see,
253
840000
3000
et qui aurait le résultat que je vois.
14:15
these predictable dynamics, in who does what task.
254
843000
3000
Ces dynamiques prévisibles, de qui fait quoi.
14:18
And it would change as the colony gets larger.
255
846000
3000
Et qui changerait quand la colonie grossit.
14:21
And what I've found out is that ants are using a network of antennal contact.
256
849000
7000
Et j'ai trouvé que les fourmis utilisent un réseau de contact d'antennes.
14:28
So anybody who's ever looked at ants has seen them touch antennae.
257
856000
3000
N'importe qui qui a déjà regardé des fourmis, les a vues se toucher les antennes.
14:31
They smell with their antennae.
258
859000
2000
Elles sentent avec leurs antennes.
14:33
When one ant touches another, it's smelling it,
259
861000
2000
Quand une fourmi en touche une autre, elle la sent.
14:35
and it can tell, for example, whether the other ant is a nest mate
260
863000
4000
Et elle peut dire, par exemple, si l'autre fourmi est du même nid,
14:39
because ants cover themselves and each other, through grooming,
261
867000
4000
parce que les fourmis se recouvrent d'une couche
14:43
with a layer of grease, which carries a colony-specific odor.
262
871000
4000
de gras qui transporte une odeur spécifique à la colonie.
14:47
And what we're learning is that an ant uses the pattern of its antennal contacts,
263
875000
5000
Et ce que j'ai appris, c'est que les fourmis utilisent ce schéma de contact d'antennes,
14:52
the rate at which it meets ants of other tasks, in deciding what to do.
264
880000
5000
la fréquence à laquelle elles rencontres des fourmis d'une autre tâche pour décider quoi faire.
14:57
And so what the message is, is not any message
265
885000
3000
Et donc le message n'est pas ce qu'elle se transmettent
15:00
that they transmit from one ant to another, but the pattern.
266
888000
4000
l'une à l'autre, mais la structure, le schéma.
15:04
The pattern itself is the message.
267
892000
2000
Le schéma-même est le message.
15:06
And I'll tell you a little bit more about that.
268
894000
2000
Et je vais vous en dire un peu plus dessus.
15:08
But first you might be wondering:
269
896000
2000
Mais d'abord vous devez vous demander,
15:10
how is it that an ant can tell, for example, I'm a forager.
270
898000
5000
comment une fourmi peut dire, par exemple, qu'elle est butineuse.
15:15
I expect to meet another forager every so often.
271
903000
2000
Je m'attends à rencontrer une autre butineuse à une certaine fréquence.
15:17
But if instead I start to meet a higher number of nest maintenance workers,
272
905000
4000
Mais si au lieu de ça je rencontre un plus grand nombre d'ouvrières de maintenance,
15:21
I'm less likely to forage.
273
909000
2000
j'ai moins de chance de butiner.
15:23
So it has to know the difference between
274
911000
2000
Donc elle doit connaître la différence entre
15:25
a forager and a nest maintenance worker.
275
913000
2000
une butineuse et une ouvrière de maintenance.
15:27
And we've learned that, in this species --
276
915000
3000
Et on a trouvé que, dans cette espèce --
15:30
and I suspect in others as well --
277
918000
3000
et je suspecte que dans d'autres aussi --
15:33
these hydrocarbons, this layer of grease on the outside of ants,
278
921000
4000
ces hydrocarbones, cette couche de graisse autour des fourmis,
15:37
is different as ants perform different tasks.
279
925000
3000
est différente en fonction de la tâche de la fourmi.
15:40
And we've done experiments that show that
280
928000
2000
Et on a fait des expériences qui montrent que
15:42
that's because the longer an ant stays outside,
281
930000
2000
plus une fourmi reste dehors longtemps,
15:44
the more these simple hydrocarbons on its surface change,
282
932000
4000
plus les hydrocarbones qu'elle porte se transforment,
15:48
and so they come to smell different by doing different tasks.
283
936000
3000
et donc ils changent d'odeur en fonction des tâches effectuées.
15:51
And they can use that task-specific odor in cuticular hydrocarbons --
284
939000
4000
Et elles peuvent utiliser ces odeurs spécifiques aux taches dans les hydrocarbones cuticulaires --
15:55
they can use that in their brief antennal contacts to somehow
285
943000
4000
elles peuvent utiliser ça dans leur contacts d'antenne
15:59
keep track of the rate at which they're meeting ants of certain tasks.
286
947000
4000
pour se souvenir de la fréquence à laquelle elles rencontrent les fourmis d'une certaine tâche.
16:03
And we've just recently demonstrated this
287
951000
3000
Et on a montré récemment
16:06
by putting extract of hydrocarbons on little glass beads,
288
954000
4000
qu'en mettant un extrait d'hydrocarbones sur des billes de verre,
16:10
and dropping the beads gently down into the nest entrance at the right rate.
289
958000
4000
et en les laissant tomber doucement dans le nid au bon rythme,
16:14
And it turns out that ants will respond to the right rate of contact
290
962000
4000
les fourmis répondent à ce bon rythme de contact
16:18
with a glass bead with hydrocarbon extract on it,
291
966000
3000
avec une bille de verre enduites d'extrait d'hydrocarbone,
16:21
as they would to contact with real ants.
292
969000
3000
de la même manière qu'elles contacteraient de vraies fourmis.
16:26
So I want now to show you a bit of film --
293
974000
3000
Donc je voudrais vous montrer maintenant un extrait de film --
16:33
and this will start out, first of all, showing you the nest entrance.
294
981000
5000
ça commence ici à l'entrée du nid.
16:38
So the idea is that ants are coming in and out of the nest entrance.
295
986000
3000
L'idée c'est que les fourmis entrent et sortent du nid.
16:41
They've gone out to do different tasks, and the rate at which they meet
296
989000
5000
Elles ont accompli des tâches différentes, et le rythme auquel elles se rencontrent
16:46
as they come in and out of the nest entrance determines, or influences,
297
994000
4000
à l'entrée, détermine, ou influence la décision d'une fourmi
16:50
each ant's decision about whether to go out, and which task to perform.
298
998000
4000
de sortir ou pas, et de quelle tâche accomplir.
16:54
This is taken through a fiber optics microscope. It's down inside the nest.
299
1002000
4000
Ceci a été pris avec un microscope à fibre optique, dans le nid.
16:58
In the beginning you see the ants
300
1006000
2000
Au début, vous ne voyez que les fourmis
17:00
just kind of engaging with the fiber optics microscope.
301
1008000
2000
qui essaient de jouer avec le microscope.
17:02
But the idea is that the ants are in there,
302
1010000
4000
Mais l'idée est que les fourmis sont là-dedans,
17:06
and each ant is experiencing a certain flow of ants past it --
303
1014000
5000
et que chaque fourmi a rencontré une certain nombre d'autres fourmis --
17:11
a stream of contacts with other ants.
304
1019000
3000
un flot de contacts avec d'autres fourmis.
17:14
And the pattern of these interactions determines
305
1022000
3000
Le schéma de ces interactions determine
17:17
whether the ant comes back out, and what it does when it comes back out.
306
1025000
5000
si les fourmis ressortent, et ce qu'elles font en sortant.
17:22
You can also see this in the ants just outside the nest entrance like these.
307
1030000
7000
Vous pouvez aussi voir ces fourmis à la sortie du nid, comme celles-là.
17:29
Each ant, then, as it comes back in, is contacting other ants.
308
1037000
4000
Chaque fourmi, en sortant, contacte les autres fourmis.
17:33
And the ants that are waiting just inside the nest entrance
309
1041000
3000
Et les fourmis qui attendent à l'entrée
17:36
to decide whether to go out on their next trip,
310
1044000
3000
décident si elles vont sortir pour leur prochain voyage,
17:39
are contacting the ants coming in.
311
1047000
2000
en contactant les fourmis qui rentrent.
17:41
So, what's interesting about this system is that it's messy.
312
1049000
4000
Et ce qui est intéressant dans ce système, c'est que c'est le bazar.
17:45
It's variable. It's noisy. And, in particular, in two ways.
313
1053000
5000
C'est variable. C'est bruyant. Et en particulier, de deux manières.
17:50
The first is that the experience of the ant -- of each ant -- can't be very predictable.
314
1058000
5000
La première est que l'expérience de chaque fourmi est peu prévisible.
17:55
Because the rate at which ants come back depends on
315
1063000
3000
Parce que la fréquence de retour des fourmis dépend
17:58
all the little things that happen to an ant as it goes out and does its task outside.
316
1066000
5000
de toutes ces petites choses qui arrivent pendant qu'une fourmi est dehors.
18:03
And the second thing is that an ant's ability to assess this pattern
317
1071000
5000
Et la deuxième chose est que la faculté d'une fourmi de prendre ce schéma en compte
18:08
must be very crude because no ant can do any sophisticated counting.
318
1076000
6000
doit être très simple, parce qu'aucune fourmi ne peut faire de calculs compliqués.
18:15
So, we do a lot of simulation and modeling, and also experimental work,
319
1083000
4000
Donc en faisant beaucoup de simulation, de modélisation et d'expérience,
18:19
to try to figure out how those two kinds of noise combine to,
320
1087000
6000
pour essayer de comprendre comment ces interférences se combinent pour,
18:25
in the aggregate, produce the predictable behavior of ant colonies.
321
1093000
4000
dans l'ensemble, produire le comportement prévisible des colonies de fourmis.
18:31
Again, I don't want to say that this kind of haphazard pattern of interactions
322
1099000
5000
Une fois de plus, je ne prétend pas que ce schéma peu méthodique d'intéractions
18:36
produces a factory that works with the precision and efficiency of clockwork.
323
1104000
7000
forme une usine qui travaille avec la précision et l'efficacité d'une horloge.
18:43
In fact, if you watch ants at all, you end up trying to help them
324
1111000
3000
En fait, quand vous observez les fourmis, vous finissez par vouloir les aider,
18:46
because they never seem to be doing anything
325
1114000
2000
parce qu'elles ne font jamais rien
18:48
exactly the way that you think that they ought to be doing it.
326
1116000
3000
comme elles devraient le faire selon vous.
18:51
So it's not really that out of these haphazard contacts, perfection arises.
327
1119000
7000
Donc ces contacts aléatoires ne donnent rien de parfait.
18:58
But it works pretty well.
328
1126000
2000
Mais ça marche plutôt bien.
19:00
Ants have been around for several hundred million years.
329
1128000
3000
Les fourmis sont là depuis plusieurs centaines de millions d'années.
19:03
They cover the earth, except for Antarctica.
330
1131000
3000
Elles recouvrent la planète, à l'exception de l'Antarctique.
19:06
Something that they're doing is clearly successful enough
331
1134000
4000
Il y a quelque chose qu'elles font qui marche suffisamment bien
19:10
that this pattern of haphazard contacts, in the aggregate,
332
1138000
3000
pour que ce schéma aléatoire, dans l'ensemble,
19:13
produces something that allows ants to make a lot more ants.
333
1141000
4000
produise quelque chose qui fait que les fourmis se reproduisent.
19:17
And one of the things that we're studying is how natural selection
334
1145000
3000
Et une des choses que nous étudions est comment la sélection naturelle
19:20
might be acting now to shape this use of interaction patterns --
335
1148000
7000
agit pour modeler l'usage de ces schémas d'interactions --
19:27
this network of interaction patterns --
336
1155000
2000
ce réseau de schémas d'interactions --
19:29
to perhaps increase the foraging efficiency of ant colonies.
337
1157000
5000
pour peut-être améliorer l'efficacité de butinage des colonies de fourmis.
19:34
So the one thing, though, that I want you to remember about this
338
1162000
3000
Cependant, il y a une chose que j'aimerais que vous vous rappeliez:
19:37
is that these patterns of interactions
339
1165000
3000
ces schémas d'intéractions
19:40
are something that you'd expect to be closely connected to colony size.
340
1168000
5000
sont quelque chose que l'on pensait lié à la taille de la colonie.
19:45
The simplest idea is that when an ant is in a small colony --
341
1173000
5000
L'idée la plus simple est que une fourmi dans une petite colonie --
19:50
and an ant in a large colony can use the same rule,
342
1178000
4000
et une autre dans une grande colonie, utilise la même règle,
19:54
like "I expect to meet another forager every three seconds."
343
1182000
4000
sur le modèle "Je vais voir une autre butineuse toutes les 30 secondes"
19:58
But in a small colony, it's likely to meet fewer foragers,
344
1186000
3000
Mais dans une petite colonie, elles ont moins de chances de voir des butineuses,
20:01
just because there are fewer other foragers there to meet.
345
1189000
4000
parce qu'il y en a moins.
20:05
So this is the kind of rule that, as the colony develops and gets older and larger,
346
1193000
6000
Donc voilà pourquoi, au fur et à mesure que la colonie se développe et grossit,
20:11
will produce different behavior in an old colony and a small young one.
347
1199000
5000
des comportements différentes pour les jeunes et vieilles colonies émergent.
20:16
Thank you.
348
1204000
2000
Merci.
20:18
(Applause)
349
1206000
2000
(Applaudissements)
ABOUT THE SPEAKER
Deborah Gordon - EcologistBy studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves.
Why you should listen
Ecologist Deborah M. Gordon has learned that ant colonies can work without central control by using simple interactions like how often the insects touch antennae. Contrary to the notion that colonies are organized by efficient ants, she has instead discovered that evolution has produced “noisy” systems that tolerate accident and respond flexibly to the environment. When conditions are tough, natural selection favors colonies that conserve resources.
Her studies of ant colonies have led her and her Stanford colleagues to the discovery of the “Anternet,” which regulates foraging in ants in the same way the internet regulates data traffic. But as she said to Wired in 2013, "Insect behavior mimicking human networks ... is actually not what’s most interesting about ant networks. What’s far more interesting are the parallels in the other direction: What have the ants worked out that we humans haven’t thought of yet?" Her latest exploration: How do ants behave in space?
Deborah Gordon | Speaker | TED.com