Le radeau hydrophobe des fourmis

Devinette blasphématoire : quelle est la différence entre Jésus et un halobate?

La tension de surface soutient le trombone

Les liquides en apesanteur prennent une forme sphérique

La tension de surface et les poils hydrophobes

L'halobate (ou gerris) est un insecte qui tire profit de la tension de surface de l'eau, cette force qui fait que l'on peut remplir un verre plus qu'à ras bord et qui explique la forme des gouttes de liquide, la capillarité et bien d'autres choses amusantes (lire à ce sujet "Pourquoi les gouttes sont-elles sphériques ? Molécules, manchots et tension superficielle."). A notre échelle, cette force reste assez modeste, mais à l'échelle des halobates ou des fourmis, elle est environ dix fois supérieure à celle de leur propre poids !

Un halobate à la surface de l'eau

Les pattes de l'halobate sont recouvertes de poils hydrophobes qui repoussent les molécules d'eau. Au lieu de se mouiller et de s'enfoncer dans le liquide, elles courbent la surface de l'eau qui produit en retour une force qui maintient l'insecte au sec. La bible ne fait pas mention de la technique utilisée par Jésus mais il y a fort à parier qu'il avait les pieds poilus.

D'autres petites bestioles profitent des effets de la tension de surface : c'est le cas de certaines fourmis rouges par exemple, qui, en cas d’inondations, s'accrochent par les pattes et créent un radeau vivant sur lequel la reine, les œufs et tout ce qui peut être sauvé sera transporté. Cette arche de Noé vivante est proprement insubmersible, même quand on essaie de la couler à coups de pincettes.

Le corps des fourmis est lui aussi recouvert de minuscules poils hydrophobes. In situ, et encore plus fort, elles construisent des routes flottantes pour assurer la continuité du service public. Alors, bien sûr, il arrive que quelques fourmis du dessous meurent asphyxiées ou mangées par les poissons mais elles restent soudées dans la mort et permettent ainsi à la colonie de survivre aux pluies diluviennes.

Fourmis rouges formant un pont flottant. Crédits: A.Bockoven

Les fourmis sont un liquide non-newtonien !

Seconde devinette : quelle est la différence entre du blanc d’œuf et une bande de joyeuses fourmis rouges ? La réponse est dans le sous-titre : les deux sont des fluides complexes ! Lorsqu'elle déferle, la cohorte des fourmis se comporte exactement comme un fluide non newtonien : elle réagit tantôt comme un solide, tantôt comme un liquide. Pas convaincus ? Alors regardez cette vidéo :

Lorsque l'on exerce une pression subite (avec des gants de préférence) sur une boule de fourmis, elle reprend sa forme initiale, comme le ferait un solide élastique, ceci parce que les fourmis n'ont pas eu le temps de se réarranger. En revanche, lorsqu'on laisse les fourmis s'écouler librement, elles s'étalent lentement, comme le ferait du miel par exemple. Et quitte à considérer les fourmis comme un matériau, on peut aussi mesurer ses propriétés, comme sa viscosité ou son élasticité ! C'est ce qu'on fait Zhongyang Liu et ses collègues du Georgia Institute of Technology, qui ont comparé les propriétés d'une boule d'Olenopsis Invicta vivantes à celles d'une boule de fourmis mortes. On s'amuse comme on peut.

Une fourmi prise dans une goutte d'eau.

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