Collecte et entretien à long terme des fourmis coupeuses de feuilles (Atta) dans des conditions de laboratoire

Résumé

Ici, un protocole est décrit pour collecter et maintenir avec succès des colonies de fourmis Atta (Hymenoptera: Formicidae) en bonne santé dans des conditions de laboratoire. De plus, différents types et configurations de nids sont détaillés ainsi que des procédures expérimentales possibles.

Résumé

Les fourmis sont l’un des groupes d’animaux les plus riches en biodiversité de la planète et habitent différents environnements. Le maintien des colonies de fourmis dans des environnements contrôlés permet une compréhension enrichie de leur biologie qui peut contribuer à la recherche appliquée. Cette pratique est généralement utilisée dans les études de contrôle des populations d’espèces qui causent des pertes économiques, telles que les fourmis atta . Pour cultiver leur champignon mutualiste, ces fourmis coupeuses de feuilles collectent des feuilles et sont considérées comme des ravageurs agricoles largement répandus sur tout le continent américain. Ils sont très organisés socialement et habitent des nids souterrains élaborés composés d’une variété de chambres. Leur maintien dans un environnement contrôlé dépend d’une routine quotidienne de plusieurs procédures et de soins fréquents qui sont décrits ici. Cela commence par la collecte des reines pendant la saison de reproduction (c’est-à-dire le vol nuptial), qui sont ensuite transférées individuellement dans des récipients en plastique. En raison du taux de mortalité élevé des reines, une deuxième collecte peut être effectuée environ 6 mois après le vol nuptial, lorsque des nids naissants avec une liasse de champignons développée sont excavés, cueillis à la main et placés dans des récipients en plastique. En laboratoire, les feuilles sont fournies quotidiennement aux colonies établies, et les déchets produits par les fourmis sont enlevés chaque semaine avec le matériel végétal sec restant. Au fur et à mesure que le jardin de champignons continue de croître, les colonies sont transférées dans différents types de conteneurs en fonction du but expérimental. Les colonies de fourmis coupeuses de feuilles sont placées dans des conteneurs interconnectés, représentant le système organisationnel avec des chambres fonctionnelles construites par ces insectes dans la nature. Cette configuration est idéale pour surveiller des facteurs tels que la quantité de déchets, la santé des champignons et le comportement des travailleurs et de la reine. La collecte de données facilitée et des observations plus détaillées sont considérées comme le plus grand avantage de maintenir les colonies de fourmis dans des conditions contrôlées.

Introduction

Les fourmis composent un groupe diversifié d’individus qui exercent une influence sur la plupart des environnements terrestres¹. Ils agissent comme des disperseurs efficaces ^2,3,4, prédateurs⁵ et ingénieurs écosystémiques 6,7,8,9,10^, soulignant leur importance et leur succès écologique sur les écosystèmes naturels. Toutes les espèces de fourmis sont classées comme insectes eusociaux; Cependant, leur organisation sociale varie considérablement entre les différents groupes d’espèces, c’est-à-dire les systèmes de division du travail, les groupes fonctionnels, la communication entre les individus, l’organisation du fourrage, la fondation des colonies et le processus^{de reproduction 11}. En tant que groupe très diversifié, ils ont recours à plusieurs ressources alimentaires et à des comportements alimentaires spécialisés. En fait, l’agriculture n’était pas seulement un grand pas pour la civilisation humaine, mais aussi pour les espèces de fourmis. Il y a environ 55 à 65 Ma¹², les fourmis attinées ont commencé à cultiver des champignons et à les incorporer dans un régime alimentaire presque exclusif. Ils sont devenus si spécialisés qu’ils ont développé des interactions strictes, dépendantes et obligatoires classées comme symbiose, où un individu ne survit pas sans l’autre.

Les fourmis productrices de champignons inférieurs collectent et traitent les matières organiques mortes, telles que les fragments de feuilles en décomposition, pour faire pousser leur champignon mutualiste; tandis que les fourmis productrices de champignons supérieurs récoltent du matériel végétal frais, composant l’un des systèmes naturels symbiotiques les plus réussis¹³. Cette technique agricole hautement spécialisée leur a permis de s’emparer d’un nouveau créneau. Les fourmis attinées supérieures comprennent les fourmis coupeuses de feuilles, un groupe monophylétique qui suscite entre 19 Ma (15-24 Ma) et 18 Ma (14-22 Ma)^14,15,16 composé de quatre genres valides: Atta Fabricius, Acromyrmex Mayr^, Amoimyrmex Cristiano et Pseudoatta Gallardo. Le système agricole coupeur de feuilles réalisé par les fourmis coupeuses de feuilles a évolué à partir de systèmes agricoles dérivés¹⁷. La plupart de ces espèces exploitent exclusivement l’espèce de champignon mutualiste Leucoagaricus gongylophorus Singer 18 (également appelé Leucocoprinus gongylophorus Heim¹⁹), marquant une transition évolutive significative ¹¹. Les cultivars fongiques sont transmis verticalement, des nids originaux aux descendants, ce qui suggère qu’ils sont multipliés clonalement²⁰.

Remarquablement, les sociétés Atta ont développé une structure organisationnelle complexe d’une importance énorme dans leur environnement et d’un grand intérêt pour les myrmécologues. Leur population peut être composée de millions d’individus, la plupart d’entre eux des ouvrières stériles qui présentent un polymorphisme accentué, c’est-à-dire une taille et une morphologie anatomique distinctes. La population se distingue par castes selon l’âge, l’état physiologique, le type morphologique, les comportements et les activités spécialisées dans la colonie²¹. Les travailleurs peuvent être discriminés en jardiniers et infirmières, généralistes à l’intérieur du nid, butineurs et excavateurs, défenseurs ou soldats²¹. Cette organisation permet l’exécution de tâches en coopération et un système auto-organisé qui peut produire des comportements collectifs très structurés, leur permettant de répondre efficacement aux perturbations environnementales²².

Le rôle de renouvellement de la population est joué par une seule reine (c’est-à-dire monogyne), aussi longtemps qu’elle vit, constituant la caste reproductrice permanente²². Les reines Atta sont connues pour vivre plus de 20 ans, pondant des œufs tout au long de leur vie²³. Comme la reine est irremplaçable, son endurance est cruciale pour la survie de la colonie ^13,20,23,24. Pourtant, des milliers de femelles et de mâles reproducteurs ailés peuvent être trouvés dans le nid pendant les saisons de reproduction, mais aucun ne reste dans le nid d’origine, formant une caste temporaire²². Dans les colonies d’Atta sexdens, près de 3 000 femelles reproductrices et 14 000 mâles reproducteurs sont produits^{, 25}. Il se produit lorsqu’une colonie atteint la maturité sexuelle, environ 38 mois après sa mise en œuvre, et est répété chaque année depuis jusqu’à ce qu’il soit éteint^23,25. De nouvelles colonies d’Atta sont établies par l’haplométrose, où une reine commence un nouveau nid.

Lorsque les conditions environnementales sont favorables, les reproducteurs quittent le nid souterrain pour commencer le vol nuptial. La période de son apparition diffère selon les régions, allant tout au long de l’année sur tout le territoire brésilien en fonction de l’espèce. Cependant, l’événement semble être précédé par les précipitations et l’élévation de l’humidité²⁶, ce qui peut être lié à la facilitation de l’excavation due à l’humidité du sol²². Fréquemment, 1 à 5 semaines avant le vol nuptial, les entrées et les canaux du nid sont élargis pour faciliter le départ des individus reproducteurs. Avant de quitter leurs colonies mères, les femelles ailées recueillent et stockent, dans une cavité infrabuccale, une partie du champignon mutualiste^20,27. De multiples copulations sont effectuées en plein vol, et on calcule qu’une reine peut être inséminée par trois à huit mâles (c.-à-d. polyandrie) chez certaines espèces²⁸, assurant la variabilité génétique²⁹. Ensuite, les reines se dirigent vers le sol, privilégiant les endroits où il n’y a pas ou peu de végétation²⁵, où elles enlèvent leurs ailes et creusent leur première chambre de nidification. C’est la seule période où les reines peuvent être vues à l’extérieur du nid. Bien que des individus de la caste temporaire aient été observés dans des nids artificiels, on ne sait pas si une copulation réussie (c.-à-d. vol nuptial) a été effectuée dans des conditions de laboratoire²⁴.

La construction initiale du nid correspond à la période la plus cruciale de la colonie, qui peut durer de 6 h à 8 h^23,25. À ce moment, la reine cloître elle-même dans la chambre initiale et, en quelques jours, la ponte commence. Les premiers œufs sont donnés au mycélien que la reine régurgite, marquant le début du jardin de champignons de la colonie. Les premières larves apparaissent dans environ 25 jours²², et presque à la fin du premier mois, la colonie se compose d’un tapis de champignons proliférants, où les immatures (œufs, larves et nymphes) sont nichés, et la reine, qui élève sa progéniture initiale dans l’isolement²³. Les œufs sont également la ressource alimentaire des premières larves et sont très consommés par la reine¹³. De plus, la reine se nourrit de réserves graisseuses et de muscles de l’aile catabolisant qui ne sont plus utiles¹³. La culture initiale du champignon n’est pas consommée car la survie de la colonie dépend de son développement, et pendant cette période, la reine la fertilise avec du liquide fécal¹³. Quelques jours après l’émergence, les premiers ouvrières ouvrent l’entrée du nid et commencent une activité de recherche de nourriture dans les environs immédiats du nid¹³. Ils incorporent le matériel recueilli comme substrat du jardin de champignons, qui sert maintenant de nourriture aux travailleurs^13,22. Avant d’être ajouté à la culture de champignons, le matériel végétal transporté par les travailleurs est coupé en petits morceaux et humidifié avec du liquide fécal¹³. Les fourmis manipulent l’inoculum du champignon pour augmenter et contrôler sa croissance, qui servira à cloisonner les grandes chambres creusées en terre, spécialisées dans le conditionnement du jardin 13,22,25.

Environ 6 mois après le vol nuptial, les nids d’A. sexdens contiennent une chambre fongique et quelques canaux. La grande spécialisation dans la construction de nids de fourmis coupant les feuilles fonctionne comme un mécanisme de défense contre les ennemis naturels et les facteurs environnementaux défavorables²². Les fourmis coupeuses de feuilles sont connues pour fragmenter le jardin de champignons et le transposer dans des chambres très humides lorsque les chambres commencent à sécher¹³. Ainsi, bien que l’excavation du nid ait un coût énergétique considérable, l’énergie investie est inversée en bénéfices pour la colonie^elle-même22. À quelques exceptions près, les espèces d’Atta fabriquent également des chambres spécialisées pour les déchets de la colonie, constituées principalement de substrat de champignons appauvri et de corps de fourmis mortes, les isolant du reste du nid et établissant une importante stratégie d’immunité sociale³⁰. De plus, un groupe distinct de travailleurs manipule directement les ordures pour éviter la contamination d’autres personnes. Les ouvrières cherchent constamment à nourrir le champignon, qui est la principale ressource nutritionnelle de la colonie. Cependant, ils peuvent également se nourrir de la sève des plantes tout en coupant des fragments. Le matériel végétal est soigneusement sélectionné pour l’entretien du jardin de champignons et influencé par de nombreux facteurs tels que les caractéristiques des feuilles et les propriétés de l’écosystème¹³.

La stratégie de recherche de nourriture des fourmis coupeuses de feuilles pour obtenir du matériel frais est très complexe et, combinée à la forte demande de récolte des colonies établies, entraîne des pertes économiques considérables pour les producteurs agricoles et met en péril les zones de restauration forestière^22,31. Par conséquent, ces fourmis peuvent être classées comme nuisibles dans la plupart des régions où elles peuvent être rencontrées, allant du sud des États-Unis au nord-est de l’Argentine 11,13,22,32. L’extinction des colonies problématiques est difficile en raison de la série d’adaptations inhérentes à la biologie de ces insectes (c.-à-d. organisation sociale, recherche de nourriture, culture de champignons, hygiène et structures de nidification complexes)³³. Par conséquent, les stratégies de contrôle de la population sont distinctes de celles généralement appliquées à d’autres insectes nuisibles et ont principalement recours à des appâts contaminés attrayants^33,34. Cependant, comme ces fourmis peuvent rejeter des substances nocives pour le champignon et les individus de la colonie, et compromettre les champs cultivés 33, de nouveaux composés naturels et des alternatives de contrôle sont constamment testés^33,35,36. Comme les résultats des expériences peuvent difficilement être surveillés sur des colonies testées sur le terrain, les essais préliminaires sont menés dans un environnement contrôlé.

Ainsi, les protocoles expérimentaux doivent être adaptés aux groupes d’intérêt en tenant compte du mode de vie hétérogène des fourmis, en soutenant les études au niveau de l’espèce et en tenant compte des colonies en tant qu’unités opérationnelles, où une fourmi est un élément d’un superorganisme complexe¹¹. Les rapports recueillis jusqu’à présent concernant le genre Atta ont permis de collecter et de maintenir avec succès des colonies dans des conditions de laboratoire et de reconnaître leurs besoins fondamentaux et leur fonctionnement général. Sur la base de leurs processus naturels tels que la reproduction, la fondation de colonies et les comportements alimentaires, une routine de pratiques a été développée qui permet l’établissement à long terme de colonies dans différents types de nids. Ici, un protocole procédural pour maintenir les fourmis coupeuses de feuilles dans le laboratoire est décrit et met en évidence les recherches générales possibles avec des objectifs d’expérimentation et de vulgarisation scientifique distincts.

Protocole

1. Collection de reines

1. Recherche dans la littérature pour la période de la saison de reproduction d’Atta dans la région d’intérêt. L’occurrence de la saison de reproduction, la fréquence et la durée diurne des vols nuptiaux varient selon les conditions climatiques régionales (tableau 1). Bien qu’elle ait généralement lieu au printemps, cette information doit être recueillie pour l’endroit où la collecte est prévue 37,38,39,40,41,42,43,44,45,46.
2. Identifier et marquer les emplacements avec des nids Atta considérés comme des zones possibles pour la collecte de reines et de jeunes colonies. Pendant les vols nuptiaux, les reines sont dispersées autour des emplacements de nidification; Par conséquent, les zones comptant un plus grand nombre de colonies ont plus de chances d’avoir des aires d’atterrissage où elles entreprennent de nouvelles excavations de nids.
3. Vérifiez les zones sélectionnées précédemment pour les signes de vol nuptial pendant la saison de reproduction des fourmis Atta . Gardez une trace des conditions environnementales des jours de vol nuptial, telles que le temps chaud et pluvieux.
4. Identifiez les nids de fourmis coupeuses de feuilles dans les zones sélectionnées précédemment et recherchez les caractéristiques externes qui indiquent le départ prochain des fourmis ailées reproductrices. Les caractéristiques du nid comprennent l’élargissement des entrées des tunnels (figure 1), l’augmentation du flux de travailleurs montrant un comportement plus agressif envers les prédateurs possibles et les fourmis reproductrices ailées apparaissant aux entrées des tunnels (figure 1). Méfiez-vous des jours de forte humidité qui succèdent aux précipitations, car ils précèdent généralement les vols nuptiaux.
5. Préparez des contenants à couvercle en plastique avec une couche inférieure de plâtre pour retenir les reines individuellement. Assurez-vous que le volume du contenant est d’environ 200 ml et que la couche de plâtre au fond mesure environ 1 cm de hauteur et est très absorbante pour le contrôle de l’humidité.
   REMARQUE: Pour préparer la base en plâtre, suivez les instructions du fabricant.
6. Préparez un environnement avec une température constante de 23 ± 1 °C et environ 70 % ± 10 % d’humidité relative. Choisissez un endroit sans activités intenses et sans flux élevé de personnes pour éviter les vibrations et les perturbations. Utilisez des produits de nettoyage de parfum neutre pour éviter toute interférence dans le comportement des fourmis.
   REMARQUE: Les fluctuations des conditions environnementales spécifiées peuvent entraîner une condensation de l’eau ou une perte d’humidité et compromettre le jardin de champignons.
7. Après le vol nuptial, collectez individuellement les reines sans ailes qui ont commencé l’excavation du nid et placez-les soigneusement dans les récipients en plastique préparés avec une couche de plâtre. Évitez de toucher les reines à mains nues et utilisez des gants en latex ou une pince entomologiques.
   NOTE: Le comportement d’enlèvement des ailes et d’excavation du sol indique que les femelles reproductrices ont déjà copulé et qui, par conséquent, sont capables de commencer une nouvelle colonie. La collection Queens est également considérée comme la première collection de cette œuvre.
8. Déplacez les conteneurs transportant les reines à l’emplacement où un environnement contrôlé a été préalablement sélectionné. Effectuez le transport des reines avec la plus grande prudence, en évitant trop de perturbations et en maintenant une constance de température minimale.
9. Ne manipulez pas ou ne déplacez pas les reines pendant environ 3 jours après la collecte pour éviter le stress.

Graphique 1. L’entrée du nid s’est élargie avec des reproducteurs de fourmis ailées et des ouvrières. Les entrées de tunnel élargies sont l’une des caractéristiques des nids qui indiquent l’occurrence des vols nuptiaux d’Atta .  Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

2. Entretien des reines

1. Initialement, ajoutez 2,5 mL d’eau à la couche de plâtre du receveur tous les 2 jours à l’aide d’une seringue à aiguille.
   1. Au lieu d’ouvrir le récipient, percez soigneusement les couvercles du récipient avec l’aiguille pour éviter toute perturbation due à la manipulation. Le même trou peut être utilisé pendant cette période. Assurez-vous que l’eau ajoutée ne trempe pas la couche de plâtre. Évitez d’arroser directement la reine, l’éponge fongique initiale et les immatures. Tant que le jardin de champignons présente un aspect sec avec absence d’eau, irriguez la couche de plâtre.
2. Deux semaines après la collecte, vérifiez si le champignon a été régurgité par les reines. S’il n’y a pas de champignon, transférer environ 2 g de champignon obtenu d’une colonie établie. Effectuez également cette étape si le champignon ne se développe pas.
   REMARQUE: Pour le transfert de champignons, il est nécessaire de collecter des champignons sains d’une colonie établie et d’enlever toutes les fourmis qui pourraient s’y trouver. Utilisez une cuillère à soupe, une pince à épiler entomologique et des gants en latex pour manipuler le champignon.
3. Après l’apparition des premiers ouvriers, commencez à offrir régulièrement des fragments de feuilles jeunes et minces, en fonction de l’activité coupée de la colonie. Assurez-vous que les feuilles offertes sont saines et que les plantes n’ont pas été traitées avec des insecticides ou d’autres substances chimiques. Aux premiers stades, assurez-vous que les fragments de feuilles ne dépassent pas 4 cm.
   REMARQUE : Lorsque les premiers travailleurs commencent à chercher des feuilles, du matériel végétal doit être offert après leur apparition. La fréquence d’offre dépend de l’agilité avec laquelle les travailleurs incorporent le matériel végétal sur le champignon, mais peut aller jusqu’à 2-3 jours par semaine. Des flocons d’avoine et des flocons de maïs peuvent également être offerts, mais doivent être alternés avec des feuilles pour éviter la sécheresse des champignons.
4. Lorsque vous offrez de nouvelles feuilles, enlevez les déchets de colonie et les fragments de feuilles sèches. Évitez l’utilisation de parfums, d’hydratants, de crèmes ou de toute substance à forte odeur lors de la manipulation des reines. De plus, utilisez des gants en latex pendant tous les processus.
5. Suivez le développement de la colonie et, lorsque le jardin de champignons atteint au moins la moitié du volume du conteneur, transférez la colonie dans un nid artificiel durable.
   REMARQUE : Comme le taux de développement est inhérent à chaque colonie, il n’y a pas de temps estimé pour le transfert de la colonie. Habituellement, les colonies de la première collection sont transférées dans des nids avec une chambre de jardin de champignons de 1L de volume maximum, en raison du petit jardin de champignons.

3. Collecte de jeunes colonies

1. Acquérir des contenants en plastique d’un volume d’environ 500 mL.
2. Environ 6 mois après le vol nuptial, identifier les monticules indicatifs en forme de tour avec des particules de sol granulées (Figure 1) de nids d’Atta naissants (Figure 2) sur les endroits où la présence de fourmis coupeuses de feuilles a été précédemment marquée.
   NOTE: Six mois après le vol nuptial, les nids des jeunes colonies sont estimés à 1 m de profondeur dans le sol. Une nouvelle collection est indiquée à cette période pour obtenir des chances plus élevées de colonies réussies et durables en grande quantité.
3. Avec une houe de jardin, creusez l’entrée du nid jusqu’à ce que vous atteigniez la chambre contenant la jeune colonie. Ramassez la reine, le jardin de champignons, les immatures et les jeunes travailleurs, et placez-les dans le récipient en plastique. Effectuez le processus de collecte aussi doucement que possible.
   REMARQUE: Naturellement, une grande quantité de terre sera également collectée et devrait être éliminée progressivement dans les futures procédures d’entretien en laboratoire.
4. Déplacer les contenants en plastique contenant les colonies vers l’environnement contrôlé désigné. Effectuer le transport des jeunes colonies avec la plus grande prudence, en évitant trop de perturbations et en maintenant une constance de température minimale. Abstenez-vous de manipuler ou de déplacer les colonies pendant environ 3 jours pour éviter le stress. Si la pièce a une routine active, un tissu sombre peut être mis sur les colonies.

Graphique 2. Monticule de sol en forme de tour. Le monticule caractéristique en forme de tour indique la présence de colonies naissantes d’Atta sexdens et d’Atta laevigata. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

4. Maintien des jeunes colonies

1. Fournir de jeunes feuilles minces 3 fois par semaine.
   1. Assurez-vous que les feuilles offertes sont saines et que les plantes n’ont pas été traitées avec des insecticides ou d’autres substances chimiques. À ce stade, assurez-vous que les fragments de feuilles mesurent au moins 7 cm de longueur.
      REMARQUE: Des flocons d’avoine et des flocons de maïs peuvent également être offerts, mais doivent être alternés avec des feuilles pour éviter la sécheresse des champignons.
   2. La fréquence d’offre dépend de l’agilité avec laquelle les travailleurs incorporent le matériel végétal sur le champignon. L’activité de coupe étant intense, augmentez l’offre deux fois par jour trois fois par semaine ou 5 jours par semaine.
2. Lorsque vous offrez de nouvelles feuilles, enlevez les déchets de colonie, y compris les restes de terre, à l’aide d’une cuillère. Utilisez des gants en latex pendant tous les processus. Lors de la manipulation des jeunes colonies, évitez l’utilisation de parfums, d’hydratants, de crèmes ou de toute substance à forte odeur.
   NOTE: Les travailleurs eux-mêmes sépareront le sol et les déchets du champignon.
3. Suivez le développement de la colonie et, lorsque le jardin de champignons atteint au moins la moitié du volume du conteneur, transférez la colonie dans un nid artificiel durable.
   REMARQUE : Comme le taux de développement est inhérent à chaque colonie, il n’y a pas de temps estimé pour le transfert de la colonie.

Figure 3 : Types de nids artificiels pour contenir les colonies d’Atta sexdens et d’Atta laevigata. Illustration de nids artificiels durables de fourmis coupeuses de feuilles : configuration de nid vertical cloîtré, configuration de nid horizontal cloîtré et configuration de nid d’arène ouvert. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

5. Nids artificiels durables

1. Préparez une configuration de nid vertical cloîtré comme décrit ci-dessous (Figure 3 et Figure 4).
   REMARQUE: Les configurations de nids cloîtrés doivent toujours avoir différents destinataires pour se présenter séparément comme (1) chambre de jardin de champignons, (2) chambre d’élimination des déchets et (3) chambre d’alimentation. Initialement, il devrait commencer avec trois conteneurs, mais d’autres récipients peuvent être ajoutés pour augmenter le jardin de champignons. Les nids peuvent varier en taille et en matériau en fonction de leur objectif expérimental, bien qu’il soit décrit et recommandé ici l’utilisation de matériaux transparents. Les conteneurs doivent être sans ouvertures, sinon les fourmis s’échapperont. Le type de nid décrit ci-dessous peut être utilisé pour la recherche générale, mais il n’est pas bien recommandé pour la collecte de fourmis assertives en raison de la perturbation causée lors du retrait du couvercle, ce qui entraîne une grande agitation parmi les individus. Néanmoins, en raison de la transparence des matériaux, il est possible de localiser la reine et les différentes castes de fourmis même lorsque le jardin de champignons a rempli tout le conteneur. Comme il s’agit d’une tendance, on suppose toujours que les immatures sont au centre du jardin de champignons alors qu’il a occupé la majeure partie de l’espace disponible dans des conteneurs verticaux.
   1. Choisissez un contenant transparent à couvercle d’environ 1 L et ajoutez une couche de 1 cm de base en plâtre hautement absorbante. Ce sera la chambre de jardin des champignons. Choisissez deux contenants transparents à couvercle d’environ 500 mL chacun pour servir de chambres d’élimination des déchets et de recherche de nourriture. Les fourmis choisiront quelle chambre sera chacune, et après cela, s’assureront qu’elles ne sont pas interchangées.
      REMARQUE: Pour préparer la base en plâtre, suivez les instructions du fabricant.
   2. Perforez et connectez les trois récipients avec un tube transparent ou un tuyau. Si nécessaire, appliquez du ruban de masquage sur la bordure des tubes pour garantir une connexion de cuisse avec les récipients et éviter que les fourmis ne s’échappent. Placez le récipient de base en plâtre au milieu et les autres récipients sur les côtés opposés.
   3. Transférez soigneusement l’éponge fongique des colonies sélectionnées (voir les étapes 2.5 et 4.3) avec la reine, les ouvrières et les immatures dans le récipient à base de plâtre. Avant le transfert, assurez-vous que la base de plâtre est arrosée. Utilisez des gants en latex.
2. Préparez une configuration de nidification horizontale cloîtrée comme décrit ci-dessous (Figure 3 et Figure 4).
   REMARQUE: Les nids à configuration horizontale permettent une observation attentive du jardin de champignons et des activités des travailleurs vers celui-ci. Comme les parties plus jeunes du jardin de champignons sont au sommet, il est possible d’observer des substrats récemment proposés incorporés par les travailleurs. Les nouvelles parties du champignon peuvent être repérées par sa couleur, qui sera similaire à la couleur de la dernière ressource offerte, alors que les parties plus anciennes portent généralement une couleur beige. Les descendants et la reine peuvent également être facilement localisés, car dans des conteneurs horizontaux, ils sont généralement au sommet du jardin de champignons, même lorsqu’il a occupé la majeure partie de l’espace. Cette configuration peut être utilisée à des fins de recherche axée sur le comportement, d’échantillonnage focal et de sensibilisation scientifique, car elle donne une perception de l’organisation à l’intérieur du nid.
   1. Acquérir un contenant transparent à couvercle d’environ 31 cm x 21 cm x 4,5 cm de dimensions et ajouter une couche de 1 cm de base de plâtre hautement absorbante. Ce sera la chambre de jardin des champignons. Choisissez deux contenants transparents à couvercle d’environ 500 mL chacun pour servir de chambres d’élimination des déchets et de recherche de nourriture. Les fourmis choisiront quelle chambre sera chacune, et après cela, s’assureront qu’elles ne sont pas interchangées.
      REMARQUE: Pour préparer la base en plâtre, suivez les instructions du fabricant. Si nécessaire, fermez le peu d’espace entre le couvercle et le récipient avec du ruban de masquage pour empêcher les fourmis de s’échapper.
   2. Perforer et connecter les récipients avec un tube transparent ou un tuyau. Si nécessaire, appliquez du ruban de masquage sur la bordure des tubes pour garantir une connexion de cuisse avec les récipients et éviter que les fourmis ne s’échappent. Placez le récipient de base en plâtre au milieu et les autres récipients sur les côtés opposés.
   3. Transférez soigneusement l’éponge fongique des colonies sélectionnées (voir les étapes 2.5 et 4.3) avec la reine, les ouvrières et les immatures dans le récipient à base de plâtre. Avant le transfert, assurez-vous que la base de plâtre est arrosée. Utilisez des gants en latex.
3. Préparez une configuration de nid d’arène ouverte comme décrit ci-dessous (Figure 3 et Figure 5).
   REMARQUE: Les nids d’aréna ouverts permettent la collecte de fourmis sans grande perturbation et l’analyse du comportement de recherche de nourriture. Ils peuvent également fournir une représentation fiable d’une colonie trouvée dans la nature à des fins de vulgarisation scientifique.
   1. Choisissez un contenant transparent à couvercle d’environ 1 L et ajoutez une couche de 1 cm de base de couche de plâtre hautement absorbante. Ce sera la chambre de jardin des champignons.
      REMARQUE: Il est recommandé de commencer avec des récipients de 1 L et de passer progressivement aux récipients avec des volumes plus élevés pour un plus grand jardin de champignons. Cependant, les récipients ne doivent pas dépasser un volume de 5 L. Ajouter autant de contenants que nécessaire.
   2. Sélectionnez une arène ouverte. La taille de l’aréna peut varier selon les fins de l’étude. Si une grande arène est choisie, placez les contenants contenant le jardin de champignons à l’intérieur (figure 5). Dans le cas d’une petite arène, reliez-la au contenant du jardin de champignons à l’aide d’un tuyau ou d’un tube transparent (figure 3). L’arène servira de chambre d’alimentation et d’élimination des déchets, alors assurez-vous qu’elle n’est pas trop petite.
   3. Appliquez une couche de liquide de polytétrafluoroéthylène en un seul mouvement sur la bordure de l’arène pour contenir les fourmis. Utilisez un coton imbibé du liquide et un gant en nitrile.
      ATTENTION : Éviter l’inhalation et le contact cutané lors de l’utilisation du polytétrafluoroéthylène liquide.
   4. Transférez soigneusement l’éponge fongique des colonies sélectionnées (voir les étapes 2.5 et 4.3) avec la reine, les ouvrières et les immatures dans le récipient à base de plâtre. Avant le transfert, assurez-vous que la base de plâtre est arrosée. Utilisez des gants en latex.

Figure 4 : Nids artificiels cloîtrés des fourmis coupeuses de feuilles Atta sexdens et Atta laevigata. Disposition verticale du nid cloîtrée en haut (A) et vue latérale (B); configuration du nid horizontal cloîtré en haut (C) et vue latérale (D). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Nid artificiel ouvert des fourmis coupeuses de feuilles Atta sexdens et Atta laevigata. Configuration du nid d’arène ouvert d’Atta sexdens top (A) et vue latérale (B). 1) Chambres de jardin de champignons; 2) Déchets; 3) Tranches d’orange; 4) Verre avec couche de polytétrafluoréthylène (PTFE). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

6. Maintien des colonies développées

1. Offrez quotidiennement au moins une grande feuille dans la chambre d’alimentation par colonie avec 1 L de jardin de champignons. Si l’activité de coupe des fourmis est intense, augmentez le nombre de feuilles. Si le champignon est sec, pré-humidifiez les feuilles pour fournir une humidité supplémentaire. Dans les nids cloîtrés, effectuez l’offrande rapidement pour éviter que les fourmis ne s’échappent de la chambre de recherche de nourriture.
   NOTE: Ici, les feuilles sont collectées à partir d’espèces végétales telles que le mûrier (Morus nigra), la mangue (Mangifera indica), l’eucalyptus (Eucalyptus sp.), le jambolan (Syzygium cumini), l’hibiscus (Hibiscus sp.), l’acalypha (Acalypha wilkesiana) et le ligustrum (Ligustrum lucidum).
   1. Offrez des fruits comme l’orange et la pomme, et des flocons d’avoine et de maïs pour diversifier et compléter l’alimentation. Aux grandes colonies ayant une activité de recherche de nourriture intense, offrez des flocons d’avoine et des flocons de maïs tous les jours et des fruits une fois par semaine. Si ce n’est pas le cas, offrez des flocons en alternance avec des feuilles, mais pas plus de trois fois par semaine, et des fruits une ou deux fois par mois. Ajustez la quantité et la fréquence de chaque aliment en fonction de l’activité de recherche de nourriture des fourmis.
   2. Si les options décrites ci-dessus ne sont pas disponibles, identifiez la préférence des fourmis en matière de recherche de nourriture parmi les feuilles, les fleurs et les fruits des arbres et arbustes régionaux, ou même les légumes, céréales et autres flocons commercialisés. Évitez d’offrir des ressources avec des composés chimiques défensifs et des pesticides.
2. Enlevez tout le contenu de la chambre à déchets toutes les 2 semaines de toutes les colonies. Retirer les travailleurs également à des fins de contrôle de la population. Si les ouvrières transfèrent un champignon sain dans la chambre à déchets, assurez-vous que la reine n’y est pas et retirez-le. Si la quantité de déchets éliminés est élevée ou trop humide, retirez-les une fois par semaine.
3. Retirez le matériel non pris par les fourmis de la chambre de recherche de nourriture chaque fois que vous en offrez de nouveaux et assurez-vous qu’il est toujours propre.
   1. Si les travailleurs transfèrent des champignons sains dans la chambre d’alimentation, dérangez-les, laissez le couvercle du récipient ouvert et appliquez de la poudre de talc neutre sur la surface du bord de la chambre. Effectuez cette procédure uniquement s’il y a encore de l’espace sur la chambre à champignons, de cette façon, les travailleurs transféreront le champignon dans le conteneur sans le perdre ni aucun immature.
4. Si vous voulez plus de jardin de champignons, ajoutez un autre récipient plâtré et déplacez-y une partie de l’éponge de champignon. Jusqu’à ce que le champignon atteigne la moitié du récipient, ajoutez les feuilles dans la chambre à champignons. La croissance du jardin de champignons devrait se faire progressivement pour ne pas compromettre l’équilibre de la colonie. Si un conteneur plus grand est souhaité, assurez-vous de laisser le champignon occuper tout l’espace des plus petits récipients avant de le transférer. Les déchets de colonie et les feuilles sèches ne doivent pas s’accumuler dans la chambre du jardin de champignons.
5. Vérifiez la base de plâtre des conteneurs, car avec le temps, elle peut acquérir une couleur brun foncé et devenir inefficace en raison de l’excrétion des fourmis, du transport des déchets et de la forte concentration d’humidité. En outre, certaines colonies peuvent couper la couche et s’en débarrasser. Dans ces cas, transférez le jardin de champignons dans un nouveau récipient plâtré.

Résultats

Un organigramme illustrant le processus de collecte des fourmis est illustré à la figure 6. Ici, certains résultats obtenus en utilisant le protocole de collecte, d’entretien et de configuration des nids décrit ci-dessus sont présentés.

Figure 6 : Organigramme pour la collecte des colonies de...

Discussion

Le protocole décrit ici pour maintenir les colonies de fourmis coupeuses de feuilles a été développé et appliqué pendant plus de trois décennies de manière affirmée et reproductible. Il a permis le développement de recherches qui seraient limitées par les conditions sur le terrain. Ainsi, des fourmis et des colonies saines sont devenues disponibles pour la recherche dans plusieurs domaines tels que la morphologie comparative, la toxicologie 51,52, l’histologie⁵³ et la microbiologie

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Entomologic forceps	N/A	N/A	N/A
Glass tank	N/A	N/A	Tempered glass, custom made
Hose	N/A	N/A	Transparent, PVC 1/2 Inch x 2,0 mm
Latex gloves	Descarpack	550301	N/A
Nitrile gloves	Descarpack	433301	N/A
Open arena	N/A	N/A	Polypropylene crate
Plaster pouder	N/A	N/A	Plaster pouder used in construction, must be absorbant
Plastic Containers for collection	Prafesta	Natural Cód.: 8231/Natural Cód.: 8262	Lidded, transparent , polypropylene
Plastic containers for nests	Prafesta	Discontinued	Polystyrene, hermetic
Teflon	Dupont	N/A	Polytetrafluoroethylene liquid (PTFE Dispertion 30)