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L'environnement physique contient de multiples grandeurs porteuses d'informations : champs électromagnétiques (lumière, radio, infrarouge), ondes mécaniques (son, vibration, sismique), champs thermiques (flux thermique, gradients de température), gradients de concentration chimique, champ gravitationnel et champ magnétique terrestre. Chaque type de signal se propage selon ses propres lois physiques et offre des informations différentes sur l'environnement.

La loi du carré inverse I(r) = P/(4r²) est l'une des plus universelles : elle s'applique au rayonnement électromagnétique, au son en espace libre et aux odeurs en l'absence de convection. Détermine la portée effective de n'importe quel capteur : doubler la distance réduit l'intensité d'un quart. Les organismes qui détectent les signaux faibles ont développé des récepteurs très sensibles pour compenser cette atténuation.

Les ondes mécaniques transportent de l'énergie cinétique et potentielle dans des proportions égales : u_mec = ½(/t)² + ½K(/x)². Dans l'eau ( 1000 kg/m³, K 2,2 GPa), le son se propage à 1480 m/s et est bien moins atténué que dans l'air, ce qui explique la suprématie de l'audition sous-marine chez les poissons et les cétacés.

Les gradients de concentration chimique se dispersent par diffusion suivant la solution de Fick pour la source ponctuelle : C (Dt)^(-3/2)·exp(-r²/4Dt). Cette dépendance implique que le signal chimique arrive plus tard à une plus grande distance et est dilué avec r². Les gradients de concentration sont la seule grandeur physique que les chimiorécepteurs (nez, goût, antennes) peuvent détecter directement.

Le champ magnétique terrestre B_T 2565 T est utilisé par de nombreuses espèces (oiseaux migrateurs, tortues, bactéries) comme référence d'orientation absolue. Sa variation spatiale est lente (échelle de 100 km), ce qui la rend très stable comme boussole mais peu utile pour une localisation fine. La détection biologique nécessite des capteurs avec une résolution nT.

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