Porozumiewanie się organizmów. Kanały komunikacyjne. Komunikacja wizualna

Porozumiewanie się organizmów. Kanały komunikacyjne. Komunikacja wizualna

Podstawą komunikacji wizualnej jest światło. Światło ma falową naturę, ale różni się od fal dźwiękowych, ponieważ nie potrzebuje medium do przenoszenia się i tak naprawdę porusza się najszybciej w próżni. Promieniowanie widzialne, które związane jest z komunikacją wizualną, to stosunkowo wąski przedział. Nie wszystkie zwierzęta odbierają dokładnie takie samo pasmo promieniowania elektromagnetycznego. Niedawno dowiedzieliśmy się, że ptaki są zdolne do widzenia w ultrafiolecie. Różne częstotliwości światła są odbierane jako różne kolory, ale nie zawsze zwierzęta widzą w kolorze, bo zależy to także od budowy ich receptorów.

Większość zwierząt wykorzystuje do komunikacji wizualnej odbite światło słoneczne, jedynie nieliczne wytwarzają światło samodzielnie. Bez względu na źródło światła, sygnały wizualne można scharakteryzować poprzez następujące cechy: intensywność sygnału (jasność), skład widma (kolor), przestrzenna charakterystyka sygnału (rozmiary, kształty itd.), czasowa zmienność sygnału (może dotyczyć zmian jasności, barwy i charakterystyki przestrzennej sygnału w czasie).

Jasność sygnału wizualnego wynika z sumy emitowanego światła i u większości zwierząt zależy od ilości światła dostępnego w środowisku, zakresu fal odbijanych i pochłanianych przez powierzchnię ciała nadającą sygnał oraz gładkości powierzchni ciała. W przypadku zwierząt produkujących światło mogą one same kontrolować jego intensywność.

Stwierdzono występowanie trzech mechanizmów uzyskiwania kolorów w komunikacji wizualnej. Po pierwsze, wiele zwierząt posiada tzw. pigmenty, które są zbudowane z dużych cząsteczek związków organicznych o charakterze łańcuchów lub sieci. Związki te mają ruchliwe elektrony, które mogą czasowo absorbować energię światła o określonej częstotliwości fali. Drugi, interferencyjny mechanizm, polega na wykorzystywaniu cienkich warstw przezroczystych materiałów, które mają wyższy współczynnik refrakcji niż otaczające je medium. Podwójne odbicie, od szczytu i dna takiej konstrukcji, powoduje wrażenie odmiennych kolorów, zależnych od kąta patrzenia. Mechanizm rozpraszania wykorzystuje fakt, że małe cząstki znajdujące się w przezroczystej materii bardziej obcinają fale krótsze niż dłuższe.

Pod pojęciem przestrzennej charakterystyki sygnału rozumiemy pozycję nadawcy względem odbiorcy, kształt i rozmiar ciała (czy jego części) nadającego sygnał.

Zmienność sygnału wizualnego w czasie daje możliwość kodowania różnego rodzaju informacji. Zwierzęta produkujące światło modulują jego intensywność w czasie, a te, które posługują się światłem odbitym, mogą odpowiednio odsłaniać i zasłaniać określone partie ciała. Niektóre głowonogi, żaby, salamandry i ryby używają swoich chromatoforów do kontrolowania koloru generowanego przez barwniki. Wreszcie, dzięki odpowiednim ruchom ciała mogą być generowane bardzo różnorodne zmiany kształtu czy pozycji.

W efekcie ewolucji komunikacji wizualnej doszło do powstania niezwykle skomplikowanych receptorów wrażliwych na światło. Procesy fotochemiczne odpowiedzialne za widzenie są u wszystkich zwierząt dosyć podobne i związane z rodopsyną. Szczegółowe rozwiązania, jakie spotykamy w różnych grupach systematycznych są już znacznie zróżnicowane. Pierwsze proste oczy kubkowate były zaledwie zdolne do wykrywania światła i określania kierunku jego padania. Dopiero później pojawiła się zdolność generowania całego obrazu otaczającego organizm środowiska. Jedną ze strategii widzenia obrazami jest użycie systemu specjalnych soczewek, które są analogiczne do budowy kamery czy aparatu fotograficznego. Zupełnie inną strategię widzenia stosują zwierzęta mające oko złożone, które składa się z wielu oczu kubkowatych odpowiednio pogrupowanych i rozmieszczonych tak, by zwiększały jakość generowanego obrazu. Różne gatunki charakteryzują się odmienną czułością i rozdzielczością widzenia. W związku z ograniczeniami w budowie narządów wzroku, czułość i rozdzielczość widzenia nie mogą być równocześnie maksymalizowane. Obserwuje się też bardzo odmienne strategie akomodacji, czyli zdolności do „ostrzenia” obrazu. Mogą one polegać zarówno na zmianie kształtu soczewki, jak i przesuwaniu soczewki względem warstwy komórek światłoczułych.

Kolejną ważną cechą jest głębia percepcji wzrokowej. Jest ona szczególnie ważna dla drapieżników i szybko poruszających się zwierząt. Ich wzrok jest tak skonstruowany, że zasięgi obu oczu pokrywają się częściowo, co daje możliwość trójwymiarowego widzenia. Kosztem takiego rozwiązania jest jednak ograniczenie pola widzenia.

Większość cech systemów percepcji wizualnej wynika bezpośrednio z właściwości środowiska i stylu życia zwierzęcia. Na przykład zwierzęta nocne muszą maksymalizować czułość, a więc mają zazwyczaj zredukowaną rozdzielczość przestrzenną i czasową odbieranych sygnałów.

Tomasz S. Osiejuk