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Die physische Umgebung enthält mehrere Größenordnungen, die Informationen transportieren: elektromagnetische Felder (Licht, Radio, Infrarot), mechanische Wellen (Schall, Vibration, seismische Wellen), thermische Felder (Wärmefluss, Temperaturgradienten), chemische Konzentrationsgradienten, Gravitationsfeld und Erdmagnetfeld. Jede Art von Signal breitet sich nach ihren eigenen physikalischen Gesetzen aus und bietet unterschiedliche Informationen über die Umgebung.

Das umgekehrte Quadratgesetz I(r) = P/(4r²) ist eines der universellsten: Es gilt für elektromagnetische Strahlung, Schall im freien Raum und Gerüche ohne Konvektion. Bestimmt die effektive Reichweite eines beliebigen Sensors: Eine Verdoppelung des Abstands verringert die Intensität um ein Viertel. Organismen, die schwache Signale erkennen, haben hochempfindliche Rezeptoren entwickelt, um diese Abschwächung auszugleichen.

Mechanische Wellen transportieren kinetische und potentielle Energie zu gleichen Teilen: u_mec = ½(/t)² + ½K(/x)². Im Wasser ( 1000 kg/m³, K 2,2 GPa) breitet sich Schall mit 1480 m/s aus und wird viel weniger gedämpft als in Luft, was die Vorherrschaft des Unterwasserhörens bei Fischen und Walen erklärt.

Chemische Konzentrationsgradienten verteilen sich durch Diffusion gemäß der Fick-Lösung für die Punktquelle: C (Dt)^(-3/2)·exp(-r²/4Dt). Diese Abhängigkeit impliziert, dass das chemische Signal in größerer Entfernung später ankommt und mit r² verdünnt wird. Konzentrationsgradienten sind die einzige physikalische Größe, die Chemorezeptoren (Nase, Geschmack, Antennen) direkt erfassen können.

Das Erdmagnetfeld B_T 2565 T wird von zahlreichen Arten (Zugvögel, Schildkröten, Bakterien) als absolute Orientierungsreferenz genutzt. Seine räumliche Variation ist langsam (100-km-Maßstab), was ihn als Kompass sehr stabil, aber für eine genaue Ortung nicht sehr nützlich macht. Die biologische Sensorik erfordert Sensoren mit nT-Auflösung.

>Modell

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Beschreibung

ID:(0, 569)