La dissolution d’un banc de poissons-zèbres dans une forêt d’obstacles

L'étude des mouvements collectifs permet de mieux comprendre les structures dynamiques résultant de l'auto-organisation de groupes d'individus. L’organisation en banc des poissons est remarquable car elle se forme dans des milieux très variés tels que la pleine mer ou au milieu des coraux. Les travaux de recherche dans le domaine se sont concentrés jusqu’à présent sur l'étude des bancs dans des milieux simples, dépourvus d’obstacles.

Dans un travail récent, une équipe du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LiPhy, CNRS / Université Grenoble Alpes) a utilisé une approche mêlant expériences et modélisation pour étudier l’impact d’un milieu complexe sur l’organisation collective d'un banc de poissons. Pour cela, les trajectoires individuelles d'un petit groupe de poissons-zèbres ont été enregistrées en présence d'obstacles dont le nombre et la densité ont été variés. La structure du banc de poissons s’est révélée assez résiliente à l’introduction d’obstacles, gardant une organisation similaire à celle observée en eau libre. Toutefois, lorsque la distance entre obstacles devient suffisamment petite, la structure de banc disparaît progressivement et les poissons se comportent comme s'ils étaient isolés, s’alignant avec l'environnement physique et non plus avec leurs congénères. La densité d’obstacles à laquelle cette transition se produit correspond à une distance entre obstacles proche de la distance typique entre poissons dans un banc non perturbé, c'est à dire leur distance sociale naturelle.

Grâce à un modèle statistique, les ingrédients de cette transition comportementale, de collectif à indépendant, ont pu être analysés en détail. Les physiciennes et physiciens montrent ainsi qu’un environnement structuré peut avoir une influence importante sur le comportement des poissons et que la distance sociale est critique pour maintenir un comportement collectif dans un environnement complexe. Ces résultats contribuent au domaine naissant de la matière active et cognitive, et plus largement à l’étude des comportements d’animaux ou à la robotique en essaim par biomimétisme. Ils sont publiés dans la revue Physical Review E.