Les abeilles sentent-elles vraiment l’« électricité » des fleurs ?
― L’insecte en vol est positif, la fleur négative. Entre les deux, un champ électrique que les poils du corps savent lire
Pour choisir une fleur, les abeilles ne se fient pas qu’à la couleur et au parfum. Le corps d’un insecte en vol porte une légère charge positive. Des expériences ont montré que le bourdon perçoit, avec les poils de son corps, le faible champ électrique qui se forme près d’une fleur, et qu’il reconnaît ainsi la fleur visitée « tout à l’heure » par un autre insecte. C’est un sens que nous n’aurons jamais.
Dans un massif de printemps, un bourdon passe de fleur en fleur. En y regardant de près, on le voit parfois s’approcher d’une fleur, puis filer sans s’y poser.
Pourtant, la fleur a le même aspect que les autres. Sa couleur et sa forme n’ont pas changé. Et l’insecte semble avoir décidé : « Celle-ci, non. »
En réalité, un autre insecte vient peut-être de boire son nectar. Ce que le bourdon a perçu serait le « changement électrique » resté autour de la fleur.
Deux raisons seulement
En vol, l’insecte frotte l’air avec ses battements d’ailes et se charge positivement. La fleur, reliée au sol par sa tige, se trouve du côté négatif par rapport à l’air qui l’entoure.
Entre le positif et le négatif, il se forme un champ électrique. Les fins poils de l’insecte sont attirés par ce champ et s’inclinent un peu. Les nerfs détecteraient cette inclinaison.
Autrement dit, rien qu’en s’approchant d’une fleur, l’abeille reçoit une « sensation électrique ». Voyons cela pas à pas.
Pourquoi y a-t-il de l’électricité entre l’abeille et la fleur ?
Par beau temps, l’air présente déjà une faible pente électrique. Plus on monte, plus l’air est positif. Près du sol, on compte environ 100 volts de différence par mètre de hauteur. On appelle cela le « champ électrique atmosphérique ».
La fleur est reliée au sol par sa tige et ses racines. Son niveau électrique est donc celui du sol, et par rapport à l’air qui l’entoure, elle est du côté négatif.
Le corps de l’abeille en vol, lui, est chargé positivement. Il frotte l’air en battant des ailes, et touche des fleurs ou des congénères : la charge s’accumule. La quantité accumulée serait le plus souvent de l’ordre de quelques dizaines de picocoulombs. C’est des centaines de fois moins que l’étincelle d’électricité statique qu’on sent sur une poignée de porte en hiver.
Même minuscule, cette charge change tout quand l’abeille est près de la fleur. En effet, le champ qu’elle crée devient 4 fois plus fort quand la distance est divisée par 2. Avec le curseur de la figure 1, rapprochez l’abeille de la fleur. À 1 cm, le champ créé par sa charge dépasse de plusieurs dizaines de fois celui de l’air ordinaire.
Que fait l’abeille de cette électricité ?
Quand l’abeille se pose sur une fleur, un peu de sa charge positive passe à la fleur. Le paysage électrique autour de la fleur change alors, et ce changement durerait encore 1 à 2 minutes après le départ de l’insecte.
En 2013, une équipe britannique l’a vérifié. Elle a placé de l’eau sucrée dans des fleurs artificielles chargées électriquement, et un liquide amer dans des fleurs artificielles sans charge, puis laissé choisir des bourdons. À l’œil, les fleurs étaient identiques. Pourtant, les bourdons ont appris à choisir les fleurs chargées. Quand on coupait l’électricité, leur taux de réussite retombait au niveau du hasard.
Mais où sentent-ils ce champ ? Une étude de 2016 a montré que les fins poils du corps sont attirés par le champ et bougent, et que les nerfs à leur base réagissent. Légers et fins, ces poils bougent facilement, même dans un champ faible.
La fleur y gagne aussi. Le pollen, chargé négativement, est attiré par l’abeille positive, et se colle plus facilement à son corps avant même le contact. L’électricité servirait donc à la fleur comme à l’insecte.
Nous ne remarquons un champ électrique que s’il est assez fort pour hérisser les poils de nos bras. Pourtant, certains animaux sont des champions de cette perception. Requins et raies captent la très faible électricité émise par les muscles de leurs proies. Les araignées sentent le champ électrique du ciel et s’envolent au bout d’un fil. Les abeilles font partie de ceux qui lisent le « toucher invisible » des fleurs.
Pour résumer
L’insecte en vol est positif, la fleur reliée au sol est du côté négatif. Le champ entre les deux augmente très vite quand la distance diminue, et l’abeille le sent avec les poils de son corps. Ce changement électrique serait aussi un indice pour reconnaître une fleur tout juste butinée.
Outre la couleur et le parfum, la fleur parle aussi par l’« électricité ».
L’abeille l’écoute avec ses poils.
L’histoire d’un animal qui vole grâce au champ électrique du ciel est dans « Comment l’araignée peut-elle voler sans ailes ? », et celle des poissons qui traquent leurs proies par l’électricité dans « Comment le requin trouve-t-il une proie cachée dans le sable ? ». Le mécanisme par lequel l’électricité statique attire les objets est détaillé dans « Pourquoi un ballon frotté colle-t-il au mur ? ».
- Par temps sec, frottez bien un ballon gonflé contre vos cheveux ou vos vêtements.
- Approchez le ballon à quelques cm du duvet de votre bras, sans le toucher. Vous devriez sentir les poils se dresser doucement vers le ballon.
- Déchirez un mouchoir en fines bandes et laissez-les pendre, puis approchez le ballon de la même façon. Comparez de combien l’attraction augmente quand vous divisez la distance par 2.
La charge du ballon est bien supérieure à celle d’une abeille, ce qui permet à nos poils de la sentir. L’abeille, elle, lit une charge des milliers de fois plus faible avec des poils encore plus fins.
Pour aller plus loin ― termes, formules, lien avec les manuelsDu collège à l’université : le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeProgramme de sciences du collège
- LycéeProgramme de physique du lycée
- Lycée+Approfondissement du lycée, ou encadré de manuel
- Univ.Cours spécialisés de l’université (électromagnétisme, physiologie sensorielle), hors programme du lycée
- RechercheSujets que les chercheurs étudient en ce moment, pas encore enseignés comme acquis, même à l’université
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Électricité statique (électricité par frottement) : quand deux objets se frottent, une partie des charges passe de l’un à l’autre, qui deviennent l’un positif, l’autre négatif.
- Champ électrique : « zone où s’exerce la force électrique » que crée un objet chargé dans l’espace autour de lui. Son intensité s’exprime en volts par mètre (V/m).
- Champ électrique atmosphérique : pente électrique naturelle de l’air par beau temps, dirigée vers le haut. Près du sol, environ 100 volts par mètre.
CollègeLycéeVérifier par le calcul : quel champ la charge de l’abeille crée-t-elle à la fleur ?
On assimile l’abeille à une petite charge ponctuelle et l’on calcule l’intensité E du champ à la fleur, à la distance r. La forme réelle étant complexe, ce n’est qu’un calcul d’ordre de grandeur.
| En symboles | E ＝ k × Q ÷ r² |
| En mots | intensité du champ ＝ constante × quantité de charge ÷ (distance × distance) |
| D’où vient-elle ? | De la loi de Coulomb : la force entre charges est inversement proportionnelle au carré de la distance. Si l’on imagine les lignes de force issues de la charge diluées sur toute une sphère de rayon r, on retrouve une dépendance inverse de la surface de la sphère. |
| E | Intensité du champ électrique. Unité : V/m (volt par mètre) |
| k | Constante de la loi de Coulomb. Environ 9×10⁹ (unité : N・m²/C²) |
| Q | Charge portée par l’abeille. Unité : C (coulomb) |
| r | Distance de l’abeille à la fleur. Unité : m (mètre) |
| Charge Q de l’abeille (30 picocoulombs, dans la fourchette la plus citée) | 0.03×10⁻⁹ C |
| Constante k | 9×10⁹ |
| Dans le produit k × Q, 10⁹ et 10⁻⁹ s’annulent | Il reste 9 et 0.03 |
| Distance r abeille-fleur | 1 cm (0.01 m) |
| Champ atmosphérique par beau temps | environ 100 V/m |
| k × Q | 9 × 0.03 ＝ 0.27 |
| Carré de la distance r² | 0.01 × 0.01 ＝ 0.0001 |
| Champ E à la fleur | 0.27 ÷ 0.0001 ＝ 2700 V/m |
| Comparé au champ atmosphérique ordinaire | 2700 ÷ 100 ＝ 27 fois |
| Pour une distance de 3 cm, le carré de la distance | 0.03 × 0.03 ＝ 0.0009 |
| Champ E dans ce cas | 0.27 ÷ 0.0009 ＝ 300 V/m |
Quand la distance est divisée par 3, le champ est multiplié par 9. Même très faible, la charge de l’abeille donne, à 1 cm, un champ plusieurs dizaines de fois supérieur à celui de l’air ordinaire. Un changement assez fort pour faire bouger les poils apparaît donc d’un coup, juste avant la fleur.
LycéeLycée+Potentiel, et pourquoi le champ se renforce à la pointe de la fleur
LycéeLa fleur est reliée au sol par une tige conductrice : son potentiel (« niveau électrique ») est donc presque le même que celui du sol, soit 0 volt. À 1 m de hauteur, le potentiel de l’air est d’environ 100 volts. La fleur, « partie du sol qui se prolonge vers le haut », est du côté négatif par rapport à l’air qui l’entoure.
Lycée+À la pointe d’un conducteur effilé, les lignes de champ se concentrent et le champ devient plus fort. C’est le même principe que le paratonnerre : au bout des pétales et des étamines, le champ serait plus fort qu’alentour. Quand l’abeille se pose et transmet sa charge, l’influence électrostatique modifie la répartition du potentiel de la fleur, et ce changement persiste un moment.
Univ.Champ d’une charge ponctuelle, théorème de Gauss, poils mécanosensoriels
La formule du texte est celle du champ d’une charge ponctuelle, issue de la loi de Coulomb. Le théorème de Gauss, appliqué à une symétrie sphérique, donne la même forme. L’abeille et la fleur n’étant pas des points, le calcul exact consiste à résoudre numériquement le problème électrostatique de conducteurs avec leurs frontières. Du côté de l’abeille, le champ exerce une force sur les charges induites dans les poils, qui s’inclinent légèrement. Des neurones mécanosensoriels, à la base des poils, détecteraient cette inclinaison. Certains pensent aussi que l’organe de Johnston, à la base des antennes, y participe.
📖 Dérivation des formules et approfondissements : Loi de Coulomb (Wikipédia en japonais) ／ Théorème de Gauss (Wikipédia en japonais)
RechercheCe qu’on ne sait pas encore bien
- D’autres insectes sentent-ils l’électricité des fleurs ? Des cas de réaction à un champ électrique commencent à être signalés chez des abeilles autres que les bourdons, chez des syrphes, etc. L’étendue réelle de ce sens est en cours d’étude.
- Comment combinent-ils couleur, parfum et électricité ? On sait faire des expériences où seule l’électricité compte, mais on ignore encore quel poids a cet indice dans la nature.
- Quelle influence de la météo et des activités humaines ? Le champ atmosphérique varie beaucoup avec le temps. On ne sait pas encore si le choix des fleurs change par temps couvert, sous la pluie ou près d’une ligne à haute tension.
Cet article n’est donc, lui aussi, qu’une « explication dans l’état actuel des connaissances ». La recherche sur l’électricité des fleurs n’a vraiment démarré que dans les années 2010, et de futures découvertes pourraient changer la vision actuelle.
Lien avec les manuels (par niveau)
| Niveau | Matière / chapitre | Où dans cet article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences, 2ᵉ année : « Électricité statique et courant » | Comment l’abeille se charge positivement en battant des ailes |
| Lycée | Physique : « Champ et potentiel électriques » | Formule du champ d’une charge ponctuelle ; potentiel de la fleur égal à celui du sol |
| Lycée+ | Physique (approfondi) : « Influence électrostatique, conducteurs effilés » | Renforcement du champ à la pointe de la fleur |
| Univ. | Électromagnétisme, physiologie sensorielle | Théorème de Gauss, mécanoréception des poils |
| Recherche | Écologie sensorielle, écologie de la pollinisation | Part réelle des indices électriques dans la nature |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Même principe que les poils du bras qui se dressent près d’un ballon |
- Clarke, D. et al. (2013) Detection and Learning of Floral Electric Fields by Bumblebees. Science 340: 66–69
- Sutton, G. P. et al. (2016) Mechanosensory hairs in bumblebees (Bombus terrestris) detect weak electric fields. Proceedings of the National Academy of Sciences 113: 7261–7265
- Vaknin, Y. et al. (2000) The role of electrostatic forces in pollination. Plant Systematics and Evolution 222: 133–142
- Électricité atmosphérique (大気電気学, Wikipédia en japonais)
- Morley, E. L. & Robert, D. (2018) Electric Fields Elicit Ballooning in Spiders. Current Biology 28: 2324–2330
* Cet article est une vulgarisation scientifique pour le grand public. Les valeurs données sont des ordres de grandeur destinés à comprendre le mécanisme. La charge d’une abeille et l’intensité du champ varient beaucoup selon l’espèce, la météo et la méthode de mesure. Pour observer des abeilles de près, gardez vos distances afin d’éviter les piqûres.