What Do Insects Do When Nature Calls? | Saad Bhamla | TED

Traducteur: Claire Ghyselen Relecteur: eric vautier

I love bugs.

J’adore les insectes.

I think of them as nature’s tiny engineers

À mes yeux, ce sont les ingénieurs de la nature,

because they come up with the most extraordinary and incredible solutions

car ils ont les solutions les plus extraordinaires et incroyables

to life’s problems.

aux problèmes de la vie.

And I just love observing them

J’adore les observer,

because they're so full of surprises and curiosities.

car ils sont plein de surprises et d’étrangetés.

During my career, I studied spiders that use their webs as a slingshot

J’ai observé des araignées qui utilisent leur toile comme lance-pierre

to capture prey deep in the Amazon rainforest,

pour emprisonner leurs proies, dans la forêt amazonienne.

worms that tangle up with each other

Des vers qui s’intriquent

and form knots to form these shape-shifting blobs

pour former des nœuds puis des boules à la surface changeante

to survive in harsh environments such as sewers and caves,

afin de survivre aux environnements rudes comme les égouts ou les grottes

and tiny aquatic beetles that bring their own scuba gear when they dive,

et des minuscules coccinelles qui ont leur propre équipement de plongée

on their butts.

sur leurs fesses.

But today, I'm going to tell you a story

Mais aujourd’hui, j’aimerais vous parler

about one of nature's most extraordinary engineers

des ingénieurs de la nature les plus extraordinaires

that pushes the limits of fluid mechanics and bioengineering

qui repoussent les limites de la mécanique des fluides et de la bio-ingénierie,

and, arguably, solves their number one problem --

et qui résolvent leur plus grand problème, on peut l’avancer sans se tromper :

how insects pee.

comment les insectes urinent.

A few years ago, my student, Elio Challita, and I

Il y a quelques années, avec mon étudiant, Elio Challita,

observed this tiny insect having a private moment

nous avons observé ce petit insecte soulager un petit besoin

in our own backyards in Atlanta,

dans notre jardin à Atlanta,

and we couldn't believe our eyes.

et on n’en croyait pas nos yeux.

This insect was peeing for hours,

Cet insecte urinait, pendant des heures.

and it was so quick we could barely see it.

Ce fut si rapide qu’on peut à peine le voir.

And we were blown away -- we had never seen anything like this.

On était époustouflés, on n’avait jamais rien vu de tel.

We had never seen an insect pee.

On n’avait jamais vu un insecte faire pipi.

So today, I'm going to tell you how insects pee,

Je vais donc vous expliquer comment ils font,

why they pee so much and in this way,

pourquoi ils urinent autant et de cette façon,

and finally, why you should care about insect pee.

et pourquoi cela devrait nous intéresser de savoir comment les insectes urinent.

(Laughter)

Asseyez-vous et relaxez-vous, ça va être cool.

So sit back and relax -- you're in for a treat.

(Laughter and applause)

(Rires) (Applaudissements)

(Laughs) So one of the first things we had to discuss

(Rit) La première chose à clarifier est la suivante :

is "Wait a second -- insects pee?"

Une minute papillon ! Les insectes font pipi ?

And it turns out that almost all insects pee,

En fait, presque tous les insectes sont concernés,

in one form or another.

d’une façon ou d’une autre.

It's a closed system -- what goes in must come out.

C’est un système clos : ce qui entre doit sortir.

But the protagonist of today's story, Homalodisca vitripennis,

Notre protagoniste, aujourd’hui, est : Homalodisca vitripennis,

or a glassy-winged sharpshooter --

la cicadelle pisseuse.

isn't it gorgeous?

Elle est magnifique !

You can see where it gets its name from, it's got these transparent wings.

Elle a des ailes transparentes, comme du verre.

This insect specializes in feeding on xylem fluid from plants.

Cet insecte consomme exclusivement les liquides du xylème des plantes.

It’s a sapsucker.

Il suce la sève.

But I think of it as a plant's mosquito.

Je le vois comme un moustique des plantes.

And just after a mosquito sucks your blood,

Tout comme le moustique suce votre sang

it leaves behind a parting gift --

et laisse un cadeau de départ,

so do these sharpshooters

la cicadelle pisseuse

that spread bacteria into these plants,

répand une bactérie dans les plantes

and it causes devastating and deadly diseases in plants,

qui cause une maladie dévastatrice et mortelle,

killing them.

qui tue les plantes.

This is a huge problem in agriculture, including here in California,

C’est un problème immense pour l’agriculture, en Californie aussi,

where it caused millions of dollars in damage to vineyards.

où cela provoqua des dommages dans les vignes pour des millions de dollars.

And you can appreciate what they lack in size,

Détail important, les insectes sont certes petits,

they make up in numbers.

mais leur nombre fait leur force.

This is what millions of insects feeding and peeing looks like.

Des millions d’insectes qui se nourrissent et urinent, ça donne ceci.

If only this woman knew where that water was coming from.

Si cette femme savait seulement d’où vient toute cette eau !

(Laughter)

(Rires)

Now, don't worry, this insect's pee is just water.

Ne vous inquiétez pas, cet insecte urine seulement de l’eau.

And so for the first time, I'm going to show you this behavior,

C’est une première, je vais vous montrer le comportement,

slowed down with our high-speed cameras,

ralenti avec nos caméras à haute vitesse.

and this is what we discovered.

Voici ce que nous avons découvert.

We realized that this insect forms a droplet of pee,

On a compris que cet insecte forme une gouttelette d’urine

and then it flings them at extreme accelerations,

qu’il projette ensuite avec une accélération extrême de 40 g.

of 40 g-forces.

That's 40 times faster than the sprint of a cheetah.

C’est 40 fois plus rapide que le sprint d’un guépard.

These insects are really packing a punch from their butts.

Ces insectes sont des boxeurs professionnels du popotin.

And we wanted to under-- (Laughs)

On avait envie d’aller en-dessous (Rit) -

We wanted to take a closer look at this flicker,

On voulait observer de plus près ce stylet anal.

so we put this insect and took a look under a microscope at its business end,

On a donc observé les fesses de l’insecte au microscope

and this beautiful structure has a scientific name:

et cette magnifique structure a un nom scientifique magique :

it's called a butt flicker.

stylet anal.

(Laughter)

(Rires)

And this is what we discovered.

Voici ce que l’on a constaté.

We realized that this insect had evolved springs and latches,

Ces insectes ont un ressort et un levier, comme une catapulte,

just like a catapult, so that it could efficiently hurl its droplets of pee,

pour lancer efficacement ses gouttelettes d’urine,

repeatedly, at these high accelerations.

à plusieurs reprises et à des accélérations élevées.

Now, we wanted to measure the speed at which this flicker was moving,

Nous voulions mesure la vitesse du stylet,

and the droplets,

et des gouttelettes.

so we measured the speed of both the droplets and the flicker.

On a donc mesuré la vitesse des gouttelettes et du stylet.

And this is where we made a puzzling observation.

Le résultat nous a rendus perplexes.

The speed of the droplets in the air was faster than the flicker.

La vitesse des gouttelettes dans l’air était plus rapide que celle du stylet.

So if you take a ratio of that, we were expecting it to be 100 percent,

Si on utilise un ratio, on s’attendait à un ratio de 100%,

but turns out that the speed of the droplets

mais la vitesse des gouttes était entre 150 à 200 % fois plus rapide

are about 150 to 200 [percent] faster than the flicker itself.

que celle du stylet.

This is why this is counterintuitive:

Pour vous expliquer pourquoi ce résultat est paradoxal,

imagine a Yankees baseball player throwing a ball at 100 miles an hour.

imaginez un joueur de base-ball des Yankees qui lance une balle à 160 km/h.

At some point during that throw,

À un moment donné de son mouvement,

their hands and fingers are moving at 100 miles an hour.

sa main et ses doigts bougent à 160 km/h.

Say an amateur ballplayer throws a ball at 50 miles an hour,

Si un joueur de base-ball amateur lance une balle à 80 km/h,

and if you measure the speed of the ball

mais que la balle a une vitesse de 160 km/h,

and it's 100 miles an hour in midair,

we’d be surprised -- where would that extra speed come from, right?

vous seriez étonnés, non ?

This is exactly what these insects are doing.

Or c’est exactement ce que font ces insectes.

So to solve this puzzle, we went back and looked at our videos.

Pour résoudre cette énigme, nous avons étudié les vidéos.

And we’ll play this a couple of times --

Je vais passer la séquence quelques fois, pour vous donner une chance de comprendre.

see if you can figure this out.

Did you catch it?

Vous l’avez vu ?

Let me grab a frame.

Je vais geler une image.

We realized that unlike a baseball that’s rigid ...

Contrairement à une balle de base-ball qui est rigide,

due to surface tension, these tiny droplets are squishy,

la tension superficielle rend ces gouttelettes souples.

and we had an “aha” moment.

Euréka !

We were wondering if this insect is storing energy

On s’est demandé si l’insecte emmagasinait de l’énergie

due to the surface tension just before launch.

de par la tension superficielle à l’instant du lancement.

And to test this, we did, naturally, what any of us would do --

Et pour tester cette hypothèse, on a fait ce que tout le monde ferait :

we converted our kitchen tables into a lab to test this.

on a converti nos tables de cuisine en tables de labo.

So now, we're going to place droplets on a speaker,

On dépose les gouttelettes sur un ampli, pour les comprimer à haute vitesse.

to squish them at high speeds,

and this is what we discovered.

Voici nos observations.

We realized that water that flows in our faucets like a liquid,

On a compris que l’eau qui coule du robinet sous forme de liquide,

at these tiny scales, due to surface tension,

à cette petite échelle, à cause de la tension superficielle,

with the right timing, can get a kick, store energy,

au bon moment, reçoit un regain d’énergie.

and if you time it just right,

Si la synchronisation est parfaite,

you can launch these off at extremely high speeds,

on peut alors les lancer à des vitesses extrêmes,

just like a child on a trampoline.

comme un enfant sur un trampoline.

And to test this idea of timing, we even built a catapult.

Pour tester l’idée de la synchronisation, on a fabriqué une catapulte.

Our should I say a "cata-pee"?

Enfin, une catapipi.

(Laughter)

(Rires)

And it reinforced this idea: too slow, the droplets don’t go off,

Cela a étayé l’idée suivante : trop lent et les gouttelettes ne décollent pas.

and then if you move at the right speed, you've flung this.

Mais en bougeant à la bonne vitesse, on les projette.

So I've told you today

Je vous ai expliqué

how these insects use this catapulting structure

que ces insectes ont une structure de catapulte

to store energy and surface tension

qui emmagasine l’énergie grâce à la tension superficielle

and throw these droplets at record-breaking speeds

et lance les gouttelettes à des vitesses record

to be, really, number one ...

pour gagner la médaille d’or.

at number one.

C’est le numéro un.

(Laughs) But why have these insects evolved this remarkable ability?

(Rit) Mais pourquoi ces insectes ont-ils évolué avec cette faculté remarquable ?

And there are two reasons for this.

Il y a deux raisons.

Number one is they are on a zero-calorie diet.

Numéro un : ils ont un régime zéro calorie.

These tiny bugs are feeding from the xylem fluid

Ces insectes se nourrissent des liquides du xylème

that comes up through the roots, through the soil,

provenant des racines, du sol

and goes to the rest of the plant.

et qui se propagent dans toute la plante.

It's very, very poor in nutrients --

Il n’y a presque pas de nutriments, juste de l’eau et des minéraux,

it's just water and some minerals.

This is unlike the phloem fluid, which is rich in sugar,

contrairement au phloème, riche en sucre,

coming through photosynthesis at the leaves

généré par la photosynthèse, irriguant la plante depuis les feuilles.

and going through the rest of the plant.

C’est l’équivalent humain

This is akin to a human

purely sustaining themselves on a diet of diet lemonade.

d’un régime basé sur du soda sans sucre.

Very low energy source --

Pauvre en ressource énergétique,

you'd have to constantly drink, but you'd have to constantly pee as well.

il faudrait en boire constamment, et forcément, uriner constamment.

This still doesn't explain why these insects pee in droplets,

Ça n’explique toujours pas pourquoi ces insectes urinent en gouttelettes,

and not in jets, like you and I would,

et non en jet, comme nous en somme,

if you were to take a bio break.

quand on soulage un petit besoin de la nature.

Let's take a look at cicadas.

Observons les cigales.

These are the cousins of these sharpshooters.

Ce sont les cousines de la cicadelle pisseuse.

They're also xylem fluid feeders ...

Elles aussi se nourrissent du xylème,

and they pee in jets.

mais elles urinent en jet.

(Laughter)

(Rires)

I love this video.

J’adore cette vidéo.

This shows cicadas doing two of their favorite things

Ce sont des cigales qui font les deux choses qu’elles préfèrent

when they come out of hibernation --

en sortant d’hibernation :

singing at the top of their lungs and peeing in the wind.

chanter à tue-tête et uriner dans le vent.

(Laughter)

(Rires)

And the second reason why these insects pee in droplets is size --

La taille est la deuxième raison qui fait que ces insectes urinent en gouttelettes.

these things are tiny, they're smaller than my pinky.

Elles sont très petites, plus petites que mon auriculaire.

In fact, the surface tension that enables them to store energy

En fait, la tension superficielle qui leur permet d’emmagasiner l’énergie

in these droplets to launch

dans ces gouttelettes avant le lancement

is actually an impediment,

est une entrave,

because gravity doesn't matter,

car la gravité n’agit pas

and surface tension sticks these droplets to their bodies.

et la tension superficielle colle les gouttelettes à leur corps.

So they actually have to flick these droplets away --

Elles doivent littéralement les catapulter.

it's actually very difficult for these tiny bugs to pee.

Uriner est très difficile quand on est un tout petit insecte.

And that's why I just love studying bugs.

C’est pour ça que j’adore les étudier.

This tiny engineer has figured out how to survive on barely just water

Ce mini ingénieur a trouvé la solution pour survivre avec seulement l’eau

through the xylem fluid.

des liquides du xylème.

And it’s figured out to do so, it has to drink a lot,

Il a compris qu’il devait boire beaucoup

and pee a lot.

et uriner beaucoup.

In that sense, it's not so different from other engineers I know

Ce n’est pas si différent d’autres ingénieurs de ma connaissance

on a Friday night at a bar.

un vendredi soir dans un bar.

(Laughter)

(Rires)

But to do so,

Mais pour y parvenir,

it’s figured out it had to evolve this catapulting structure

il a compris qu’il devait développer une structure en catapulte

and fling these droplets at high speeds.

et projeter ces gouttelettes à grande vitesse.

And that’s why I always tell my students when we explore new bugs,

Du coup, quand on étude de nouveaux insectes, je dis à mes étudiants :

"It's not a bug, it's a feature."

« Ce n’est pas un insecte, c’est une fonction. »

(Laughter)

[Jeu de mots intraduisible] (Rires)

(Applause)

(Applaudissements)

OK, so why should you care about insect pee,

Pourquoi tout ceci est-il intéressant ?

and what’s the practical application of this work?

Quelles applications pratiques pouvons-nous imaginer ?

Maybe, maybe one day,

Peut-être, un jour, qui sait,

these ideas, these principles could help us design

ces idées, ces principes nous aideront-ils à concevoir

more efficient water-ejector systems

des systèmes d’éjection d’eau plus efficaces

for our smartphones, our watches and hearing aids.

pour nos smartphones, nos montres, nos aides auditives.

But I have to be honest,

Mais sincèrement,

that's not really why I've obsessed over insect pee

ce n’est pas pour ça que le pipi d’insecte m’obsède

for the last four years.

depuis quatre ans.

I do this because when I share my work with kids,

Je le fais parce que quand j’en parle à des enfants,

it ignites their curiosity.

ça titille leur curiosité.

When I talk about insect pee, it makes their eyes light up.

Quand je parle de pipi d’insecte, ça fait briller leurs yeux.

They laugh, they run around in their backyards,

Ils rient, ils courent dans le jardin,

looking at bugs and asking questions.

regardent les insectes et posent des questions.

It reminds them and us that we can discover marvelous in the mundane,

Cela leur rappelle que l’on peut trouver le merveilleux dans le banal,

even in our own backyards.

même dans notre jardin.

We just have to look closely.

Il suffit de regarder attentivement.

Thank you so much.

Merci.

(Cheers and applause)

(Acclamations) (Applaudissements)

I've got to go pee.

Cela m’a donné une petite envie.