Porozumiewanie się organizmów. Kanały komunikacyjne. Elektrorecepcja

Porozumiewanie się organizmów. Kanały komunikacyjne. Elektrorecepcja

Elektrorecepcja polega na porozumiewaniu się za pomocą generowanych przez organizm sygnałów elektrycznych. Jest to jedyny rodzaj komunikacji, który ze względu na rządzące nim zasady fizyczne może odbywać się wyłącznie w środowisku wodnym. Powietrze jest zbyt dobrym izolatorem, by słabe pola elektryczne mogły docierać od nadawcy do odbiorcy. Jak dotąd elektrorecepcję stwierdzono jedynie u ryb, płazów i niektórych ssaków. U ryb taka komunikacja powstała niezależnie w trakcie ewolucji ryb kostoszkieletowych i chrzęstnoszkieletowych.

Wykorzystanie sygnałów elektrycznych do wykrywania zdobyczy i nawigacji jest dość powszechne u niższych kręgowców. Jednak jedynie u pewnych grup ryb doszło do powstania wyspecjalizowanych organów generujących sygnały elektryczne w celach komunikacyjnych. Podstawą komunikacji elektrycznej jest generowanie pola elektrycznego poprzez krótkotrwałe impulsy przeciwnych ładunków. Aby w pobliżu takiego pola przemieścić dowolny ładunek testowy od jednego punktu do drugiego, należy wykonać pracę, której wielkość jest nazywana potencjałem różnicowym między tymi punktami i mierzona jest w woltach.

Często pola elektryczne wytwarzane przez zwierzęta mają skomplikowane kształty i złożony charakter, zwłaszcza w najbliższym otoczeniu organizmu. Pola elektryczne wytwarzane są dzięki zmodyfikowanym komórkom mięśniowym lub nerwowym, zwanym elektrocytami, które zgrupowane są w specjalnych organach. Organizmy generują pole elektryczne wymuszając dyfuzję jonów w gradiencie stężenia. Generowane pole ma specyficzne właściwości, dzięki którym łatwo można np. rozpoznać osobniki należące do różnych gatunków. Niektóre gatunki potrafią wytwarzać napięcia rzędu setek wolt, którymi mogą zabijać inne ryby i bronić siebie, ale są i takie, które wytwarzają niewielkie napięcia, rzędu kilku wolt, które służą do wykrywania innych obiektów wokół siebie i komunikacji socjalnej. Stwierdzono występowanie dwóch rodzajów organów odpowiedzialnych za wykrywanie pola elektrycznego. Organy ampułkowate, rozpowszechnione u wielu ryb i niektórych innych wodnych kręgowców, są bardzo czułe na niskie potencjały napięcia i jego modulacje. Narządy te służą do odbierania sygnałów generowanych przez inne osobniki lub powstających dzięki działaniu pola magnetycznego Ziemi. Niektóre ryby mają również bulwowate w kształtach organy, które występują tylko u gatunków wytwarzających pola elektryczne samodzielnie i służą do tzw. elektrolokacji. Jest to rodzaj autokomunikacji, w którym zwierzęta generują słabe pola elektryczne o określonych właściwościach, a następnie rejestrują zaburzenia tych pól, jakie są powodowane przez otaczające je obiekty, np. roślinność, skały czy inne organizmy. Dzięki temu mogą doskonale orientować się w środowisku, do którego w ogóle nie dochodzi światło. Ryby mogą komunikować się za pomocą pól elektrycznych jedynie na niewielkie dystanse, nie przekraczające 1 m. Kształt generowanego pola oraz częstość wyładowań dostarcza wystarczającej informacji odnośnie przynależności gatunkowej. Stwierdzono również występowanie zmienności w obrębie gatunku, która umożliwia kodowanie takich cech, jak płeć, status czy tożsamość osobnika. Również elektrolokacja ma swoje ograniczenia i możliwa jest w zasięgu zaledwie 2–5 cm.

Tomasz S. Osiejuk