E12 Grandeurs physiques disponibles dans le milieu

Topique

L'environnement physique qui entoure le sujet percevant contient de multiples grandeurs distinctes capables de véhiculer des informations le concernant, informations déjà établies par un autre modèle de cet ensemble : les champs électromagnétiques, tels que la lumière, les ondes radio ou le rayonnement infrarouge ; les ondes mécaniques, telles que le son, les vibrations ou les secousses sismiques ; les champs thermiques, tels que le flux de chaleur ou les gradients de température ; les gradients de concentration chimique ; le champ gravitationnel ; et le champ magnétique terrestre. Le fait que cet environnement physique offre une grandeur supplémentaire parmi toutes ces grandeurs disponibles signifie qu'il existe, par conséquent, une source d'information supplémentaire sur ce même environnement pour tout récepteur capable de la détecter.

La loi de l'inverse du carré est, parmi toutes ces grandeurs physiques de cet environnement, l'une des plus universelles : elle s'applique au rayonnement électromagnétique, au son se propageant dans l'espace libre, et aussi à une odeur se dispersant sans convection, déterminant ainsi la portée effective de tout capteur tentant de détecter l'un de ces signaux. Doubler la distance entre le capteur et la source du signal signifie que, selon la loi de l'inverse du carré de la distance, l'intensité du signal atteignant le capteur est réduite à un quart de sa valeur initiale. Un organisme devant détecter un signal déjà affaibli par cette atténuation a donc développé des récepteurs extrêmement sensibles – la même sensibilité que celle que ce canal sensoriel établit dans un autre modèle de ce système, précisément pour compenser cette atténuation.

Ces ondes mécaniques, dans ce milieu, transportent des quantités égales d'énergie cinétique et potentielle tout au long de leur propagation. Dans l'eau, du fait de sa densité et de sa rigidité élastique élevées, ce son se propage beaucoup plus vite et s'atténue beaucoup moins que le même son dans l'air, ce qui explique l'ouïe sous-marine supérieure des poissons ou des cétacés par rapport aux animaux terrestres équivalents. Le fait que le milieu de propagation de ce son soit plus dense et plus rigide, comme c'est le cas pour l'eau comparé à l'air, explique que le son se propage plus vite et s'atténue beaucoup moins le long de son trajet.

Ces gradients de concentration chimique, dans cet environnement, se dispersent par diffusion, suivant la même loi de Fick que pour une source ponctuelle : cette même dépendance implique qu’un signal chimique arrive plus tard qu’il ne s’éloigne de sa source, et que sa concentration est proportionnelle au carré de cette distance. Ces gradients de concentration chimique sont, en définitive, la seule grandeur physique, parmi toutes celles établies par ce modèle, qu’un chimiorécepteur – qu’il s’agisse d’un nez, d’un organe gustatif ou d’une antenne – puisse détecter directement. Le fait que la source de ce signal chimique soit plus éloignée du chimiorécepteur signifie que, selon cette même loi de Fick, le signal chimique arrive par conséquent plus tard et avec une concentration beaucoup plus faible.

Ainsi, ce modèle, avec sa loi en carré inverse et les gradients de concentration chimique qui le caractérisent, fait du champ magnétique terrestre un point de référence absolu pour l’orientation de nombreuses espèces, comme les oiseaux migrateurs, les tortues, voire même les bactéries. La variation spatiale de ce champ magnétique terrestre est très lente sur de grandes distances, ce qui le rend, par conséquent, très stable en tant que boussole biologique, bien que peu utile, même à courte distance, pour une localisation encore plus précise. Le fait que cette espèce ait besoin de détecter ce champ magnétique terrestre pour s'orienter implique qu'elle a développé un capteur biologique à très haute résolution, capable de distinguer des variations bien plus faibles que la lente variation spatiale mentionnée au début de ce paragraphe.

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