Biokommunikation (Wissenschaft)

Nicht zu verwechseln mit Biokommunikation (paranormal).

In der Untersuchung der Biologische Wissenschaften, Biokommunikation ist eine bestimmte Art von Kommunikation innerhalb (intraspezifisch) oder zwischen ((interspezifisch) Spezies von Pflanzen, Tiere, Pilze,[1] Protozoen und Mikroorganismen.[2] Kommunikation bedeutet im Grunde Schild-vermittelte Wechselwirkungen nach drei Ebenen von (syntaktisch, pragmatisch und semantisch) Regeln. Zeichen in den meisten Fällen sind chemisch Moleküle (Semiochemikalien),[3] aber auch taktil oder wie bei Tieren visuell und auditiv. Die Biokommunikation von Tieren kann Vokalisationen (wie zwischen konkurrierenden Vogelarten) umfassen oder Pheromon Produktion (wie zwischen verschiedenen Insektenarten),[4] chemische Signale zwischen Pflanzen und Tieren (wie in Tannin Produktion, die von Gefäßpflanzen verwendet wird, um Insekten wegzuwarnen) und die chemisch vermittelte Kommunikation zwischen Pflanzen[5][6] und innerhalb von Pflanzen.

Die Biokommunikation von Pilzen zeigt, dass die Mycelia-Kommunikation interspezifische Sign-vermittelte Wechselwirkungen zwischen Pilzorganismen Bodenbakterien und Pflanzenwurzelzellen integriert, ohne die die Pflanzenernährung nicht organisiert werden konnten. Die Biokommunikation von Ciliaten identifiziert die verschiedenen Ebenen und Motive der Kommunikation in diesen einzelligen Eukaryoten. Die Biocommunikation von Archaea repräsentiert die Keylevels von Sign-vermittelten Wechselwirkungen in den evolutionär ältesten Akaryoten. Die Biokommunikation von Phagen zeigt, dass die am häufigsten vorkommenden Lebenden auf dieser Planetenkoordinate und organisiert durch signalvermittelte Wechselwirkungen. Die Biokommunikation ist das wesentliche Instrument zur Koordinierung des Verhaltens verschiedener Zelltypen von Immunsystemen.[7]

Biokommunikation, Biosemiotik und Linguistik

Die Biokommunikationstheorie kann als Zweig von angesehen werden Biosemiotika. Während Biosemiotika die Produktion und Interpretation von Anzeichen und Codes untersucht, untersucht die Biokommunikationstheorie konkrete Wechselwirkungen, die durch Anzeichen vermittelt werden. Dementsprechend werden syntaktische, semantische und pragmatische Aspekte von Biokommunikationsprozessen unterschieden.[8] Biokommunikationsspezifisch für Tiere (Tierkommunikation) wird als Zweig von angesehen Zoosemiotika.[9] Die semiotische Studie von Molekulare Genetikkann als Studie zur Biocommunikation auf der grundlegendsten Ebene angesehen werden.[10]

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Interpretation abiotischer Indizes

Die Interpretation von Reizen aus der Umgebung eines Organismus ist für jeden Einzelnen ein wesentlicher Bestandteil des Lebens. Abiotische Dinge, die ein Organismus interpretieren muss, umfassen Klima (Wetter, Temperatur, Niederschlag), Geologie (Steine, Bodentyp) und Geographie (Standort der Vegetationsgemeinschaften, Elemente ausgesetzt, die Lage von Nahrungsmitteln und Wasserquellen im Vergleich zu Schutzgebieten).[11] Vögel wandern beispielsweise mit Cues wie dem sich nähernden Wetter oder den Saison -Day -Länge -Cues. Vögel wandern auch von Gebieten mit niedrigem oder abnehmenden Ressourcen in Bereiche mit hohen oder zunehmenden Ressourcen. Die beiden Primärressourcen werden normalerweise als Lebensmittel- oder Nistorte beantragt. Vögel, die in der nördlichen Hemisphäre nisten, wandern in der Frühjahrssaison aufgrund der Zunahme der Insektenpopulation, der angehenden Pflanzen und der Fülle von Nistorten in der Norden nördlich. Während der Winterzeit wandern Vögel nach Süden, um nicht nur der Kälte zu entkommen, sondern auch eine nachhaltige Nahrungsquelle zu finden.[12] Pflanzen blühen und versuchen, sich zu reproduzieren, wenn sie die Tage spüren, die kürzer werden. Wenn sie sich nicht düngen können, bevor sich die Jahreszeiten ändern und sie sterben, würden sie ihre Gene nicht weitergeben. Ihre Fähigkeit, eine Veränderung der abiotischen Faktoren zu erkennen, ermöglicht es ihnen, die Reproduktion sicherzustellen.

Transorganismische Kommunikation

Transorganismische Kommunikation ist, wenn Organismen verschiedener Arten interagieren. In der Biologie werden die zwischen verschiedenen Arten gebildeten Beziehungen als Symbiose bekannt. Diese Beziehungen sind in zwei Hauptformen gegenseitig und parasitär. Mutualistische Beziehungen sind, wenn beide Arten von ihren Wechselwirkungen profitieren. Nehmen Sie Pilotfische zum Beispiel, sie versammeln sich um Haie, Strahlen und Meeresschildkröten, um verschiedene Parasiten aus dem größeren Organismus zu essen. Die Fische erhalten Lebensmittel, um den Haie zu folgen, und die Haie erhalten eine Reinigung, weil sie den Pilotfisch nicht gegessen haben.[13] Bei parasitären Beziehungen profitiert ein Organismus von dem anderen Organismus zu einem Preis. Zum Beispiel Nehmen Sie Mistel, es kann im Mittelpunkt einer intimen Urlaubstradition stehen, aber es ist ein Parasiten. Damit der Mistel wächst, muss es Wasser und Nährstoffe aus einem Baum oder Strauch auslaugen. Die Kommunikation zwischen Arten ist nicht auf die Sicherung des Lebensunterhalts beschränkt, sondern kann in vielen Formen kommen. Viele Blumen verlassen sich auf Bienen, um ihren Pollen zu verbreiten und die Blumenreproduktion zu erleichtern. Also entwickelten sie helle attraktive Blütenblätter und süße Nektar, um die Bienen anzuziehen. In einer kürzlich durchgeführten Studie an der University of Buenos Aires untersuchten sie eine mögliche Beziehung zwischen Fluoreszenz und Anziehung. Es wurde jedoch der Schluss gezogen, dass reflektiertes Licht bei der Anziehung der Bestäuber viel wichtiger war als die Fluoreszenz.[14] Die Kommunikation mit anderen Arten ermöglicht es Organismen, Beziehungen zu formen, die im Überleben vorteilhaft sind, und sie basieren alle auf irgendeiner Form der trans -organismischen Kommunikation.

Inter organismische Kommunikation

Inter organismische Kommunikation in der Kommunikation zwischen Organismen derselben Spezies (Artgenosse), dies schließt die menschliche Sprache ein. Insbesondere beim Menschen ist die Kommunikation der Schlüssel zur Aufrechterhaltung der sozialen Struktur. Delfine kommunizieren ebenfalls auf verschiedene Arten miteinander, indem sie Sounds erstellen, den physischen Kontakt miteinander und durch die Verwendung der Körpersprache aufnehmen. Delfine kommunizieren stimmlich durch Klicken mit Geräuschen und Pfeifen, die nur für eine Person spezifisch sind. Das Pfeifen hilft, anderen Delfinen den Ort dieser Person zu kommunizieren. Wenn beispielsweise eine Mutter ihre Nachkommen aus den Augen verliert oder wenn zwei bekannte Individuen sich nicht finden können, helfen ihre individuellen Tonhöhen, wieder in eine Gruppe zu navigieren. Die Körpersprache kann verwendet werden, um zahlreiche Dinge wie ein nahe gelegenes Raubtier anzuzeigen, um anderen zu zeigen, dass Lebensmittel gefunden wurden, und um ihre Attraktivität zu demonstrieren, um einen Paarungspartner und noch mehr zu finden.[15] Säugetiere wie Delfine und Menschen kommunizieren jedoch nicht allein innerhalb ihrer eigenen Spezies. Pfauen können ihre Federn lüften, um eine territoriale Warnung zu kommunizieren. Bienen können anderen Bienen erkennen, wenn sie Nektar durch „Tanzen“ gefunden haben, wenn sie zum Bienenstock zurückkehren. Hirsche können mit ihren Schwänzen drehen, um andere in ihrer Spur zu warnen, dass sich Wut nähern könnte.[16]

Intra organismische Kommunikation

Intra organische Kommunikation ist nicht nur die Informationsabteilung innerhalb eines Organismus, sondern die konkrete Wechselwirkung zwischen und innerhalb von Zellen eines durch Anzeichen vermittelten Organismus. Dies könnte auf zellulärer und molekularer Ebene sein. Die Fähigkeit eines Organismus, seine eigenen biotischen Informationen zu interpretieren, ist äußerst wichtig. Wenn der Organismus verletzt ist, krank wird oder auf Gefahr reagieren muss, muss er in der Lage sein, diese physiologischen Informationen zu verarbeiten und sein Verhalten anzupassen. Nehmen Sie zum Beispiel das Schwitzen, wenn der menschliche Körper zu überhitzen beginnt, füllen spezielle Drüsen Schweiß frei, die die Wärme absorbieren und dann verdunstet. Diese Kommunikation ist für das Überleben bei vielen Arten, einschließlich Plantlife, unerlässlich. In den Pflanzen fehlt ein Zentralnervensystem, so dass sie auf ein dezentrales System chemischer Boten angewiesen sind. Dies ermöglicht es ihnen, als Reaktion auf Faktoren wie Wind, Licht und Pflanzenarchitektur zu wachsen. Mit diesen chemischen Boten können sie auf die Umwelt reagieren und das beste Wachstumsmuster bewerten.[17] Im Wesentlichen wachsen Pflanzen, um ihre Stoffwechseleffizienz zu optimieren. Menschen verlassen sich auch auf chemische Boten, um das Überleben zu überleben. Epinephrin, auch als Adrenalin bekannt, ist ein Hormon, das in Zeiten großer Stress sekretiert wird. Es bindet an Rezeptoren auf der Oberfläche von Zellen und aktiviert einen Weg, der die Struktur von Glukose verändert. Dies führt zu einem raschen Anstieg des Blutzuckers, der nur eines der Wirkungen des Adrenalins auf den Menschen ist. Es aktiviert auch das Zentralnervensystem, das die Herzfrequenzatmungsraten erhöht. Dies bereitet die Muskeln auf den natürlichen Kampf oder die Flugreaktion des Körpers vor.[18] Organismen stützen sich auf viele verschiedene Mittel der intra -organismischen Kommunikation. Egal, ob durch neuronale Verbindungen, chemische Boten oder Hormone sich alles entwickelt haben, um auf Bedrohungen zu reagieren, die Homöostase aufrechtzuerhalten und sich selbst zu bewahren.

Sprachhierarchie

Angesichts der Komplexität und des Reichweite biologischer Organismen und der weiteren Komplexität innerhalb der neuronalen Organisation eines bestimmten tierischen Organismus gibt es eine Vielzahl von Biokommunikationssprachen.

Eine Hierarchie von Biokommunikationssprachen bei Tieren wurde vorgeschlagen von Subhash Kak: Diese Sprachen sind in der Reihenfolge zunehmender Allgemeinheit assoziativ, reorganisatorisch und quantum.[19][20] Die drei Arten von formalen Sprachen der Chomsky -Hierarchie Karten Sie in die assoziative Sprachklasse, obwohl kontextfreie Sprachen, wie sie von Chomsky vorgeschlagen wurde, in Interaktionen im wirklichen Leben nicht existieren.

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ Adamatzky, Andrew (2022). "Sprache der Pilze, die aus ihrer elektrischen Spikeaktivität abgeleitet ist". Royal Society Open Science. 9 (4): 211926. Arxiv:2112.09907. Bibcode:2022rsos .... 911926a. doi:10.1098/rsos.211926. PMC 8984380. PMID 35425630.
  2. ^ Gordon, Richard. Seckbach, Joseph (Hrsg.), (2016) Biokommunikation: Sign-vermittelte Wechselwirkungen zwischen Zellen und Organismen. Welt wissenschaftlich
  3. ^ Regnier, F. E. (1971) Semiochemikalien - Struktur und Funktion. Biologie der Fortpflanzung 4, 309-326
  4. ^ Ananthakrishnan, T (1998). Biokommunikation in Insekten. Wissenschaftsverlage. p.104. ISBN 1-57808-031-2.
  5. ^ Taiz, Lincoln; Eduardo Zeiger (2002). "Pflanzenphysiologie online". Ein Begleiter der Pflanzenphysiologie, dritte Ausgabe. Sinauer Mitarbeiter. Archiviert von das Original am 7. Dezember 2006. Abgerufen 2006-12-26.
  6. ^ Bauer, EE; Ca Ryan (1990). "Interplantatkommunikation: Airborne Methyl -Jasmonat induziert die Synthese von Proteinase -Inhibitoren in Pflanzenblättern". Verfahren der National Academy of Sciences. 87 (19): 7713–7716. Bibcode:1990pnas ... 87.7713f. doi:10.1073/pnas.87.19.7713. PMC 54818. PMID 11607107.
  7. ^ Rieckmann JC, Geiger R., Hornburg D., Wolf T., Kveler K., Jarrossay D., Sallusto F., Shen -orr SS, Lanzavecchia A., Mann M. Nat Immunol. 18 (5): 583-593.
  8. ^ Tembrock, Günter (1971). Biokommunikation: Informationsgertragung im Biologischen Bereich. Berlin: Akademie-Verlag.
  9. ^ Sebeok, Thomas (Hrsg.) 1977. Wie Tiere kommunizieren. Bloomington: Indiana University Press.
  10. ^ Emmeeche, Claus; Jesper Hoffmeyer (1991). Von Sprache zur Natur - die semiotische Metapher in der Biologie. Semiotica 84 (1/2): 1-42, 1991. archiviert aus das Original am 14. Oktober 2006. Abgerufen 2006-12-31.
  11. ^ Caduto, M. & Bruchac, J. (1988). Bewahrer der Erde: Ureinwohner Amerikas Geschichten und Umweltaktivitäten für Kinder. Golden, CO: Fulcrum.
  12. ^ Keyes, R. (1982). Haie: Ein ungewöhnliches Beispiel für die Reinigung von Symbiose. Copeia, 1982 (1), 225-227. doi:10.2307/1444305 JStor 1444305
  13. ^ Wheatcroft, D., Price, T. & Wheatcroft, D. (2013). Lernen und Signalkopieren erleichtern die Kommunikation zwischen Vogelarten. Verfahren. Biological Sciences, 280 (1757), 20123070–20123070. doi:10.1098/rspb.2012.3070
  14. ^ Iriel, A., Lagorio, M.G. Ist die Blumenfluoreszenz für die Biocommunication relevant? Naturwissenschaften97, 915–924 (2010). https://doi.org/10.1007/s00114-010-0709-4
  15. ^ Wie kommunizieren Delfine? Walfakten. 2015 11. Juli [Zugriff 2020 Apr 3]. https://www.whalefacts.org/how-do-dolphins-communicate/
  16. ^ Wie kommunizieren Tiere? Wonderopolis. [Zugriff 2020 Apr 3]. https://wonderopolis.org/wonder/how-do-animals-communicate
  17. ^ Witzy, Günther. (2006). Pflanzenkommunikation aus biosemiotischer Perspektive: Unterschiede in der Wahrnehmung abiotischer und biotischer Signalwahrnehmung bestimmen die Inhaltsvereinbarung des Reaktionsverhaltens. Der Kontext bestimmt die Bedeutung der meta-, inter- und intraorganismischen Pflanzensignalisierung. Pflanzensignalisierung und Verhalten, 1 (4), 169–178. https://doi.org/10.4161/psb.1.4.3163
  18. ^ "Die Stressreaktion verstehen." Harvard Health, Harvard Health Publishing: Harvard Medical School, 1. Mai 2018, www.health.harvard.edu/staying-healthy/undstanding-the-sstress-response.
  19. ^ Kak, S. Die drei Sprachen des Gehirns: Quanten, Reorganisation und assoziativ. Als Selbstorganisation lernen, Karl Pribram und J. King (Herausgeber). Lawrence Erlbaum Associates, Mahwah, NJ, 185-219, 1996.
  20. ^ Kak, S. Kommunikationssprachen und Agenten in biologischen Systemen. Archiviert 2019-07-24 bei der Wayback -Maschine In: Biokommunikation: Sign-vermittelte Wechselwirkungen zwischen Zellen und Organismen. Hrsg.: J. Seckbach & R. Gordon. London, World Scientific Publishing: 203-226, 2016.