Duyusal Ekoloji Nedir? Hayvanların Dünya'yı Nasıl Algılıyor?

Her organizma, kendi sinir sistemi tarafından alınıp işlenen bilgilerin tamamından oluşan bir dünyada yaşar (Dangles et al. 2009). “Umwelt” terimi, 1909’da Jakob von Uexküll tarafından, algılanan dünyayı tanımlamak amacıyla türetilmiştir (Rüting 2004, Shettleworth 1998). Umwelt, her organizma için farklıdır, dolayısıyla başka bir organizmanın dünyayı nasıl algıladığını tamamen anlayabilmemiz çok zordur. Bu açmaz, yıllar boyunca hem filozofların (Nagel 1974) hem de biyologların (Griffin 1958) ilgisini çekmiştir. Algı sistemlerinin gelişiminin hayvanın gelişimiyle paralellik göstermesi gayet normal bir durumdur. Bu durum organizmanın yaşamı boyunca içinde bulunduğu “umwelt”in (algılanan çevrenin) sıkça değiştiği anlamına gelir (Dangles et al. 2009).

Duyusal ekoloji alanı, hayvanların çevrelerinde neleri algıladıklarını ve bunun çevre ile olan etkileşimlerine nasıl etki edeceğini anlamak amacıyla onların algı sistemleri üzerine yapılan araştırmalara dayanmaktadır (Dangles et al. 2009). Bu algısal dünya, her ne kadar herhangi bir zamanda hayvanın sinir sisteminin iç dinamiklerinden etkileniyor olsa da belli bir organizmanın sahip olduğu algılara yüksek oranda bağımlıdır.

Bir hayvan, her duyunun aldığı bilgiye göre sınıflandırılan çok çeşitli duyulara sahip olabilir (duyu kipleri, Tablo 1). Belli duyu kiplerinin önemi bir türden diğerine değişmektedir. Bu yüzden türlerin sahip olduğu duyu kipleri incelenerek türün ekolojisi ve evrimi hakkında geniş bilgilere sahip olmak mümkündür (Dangles et al. 2009).

Diğer hayvanların duyusal ekolojisini incelerken insan olarak bizler en iyi bildiğimiz yeteneklere odaklanma eğilimindeyizdir: Bilgiyi ses olarak (duymak), ışık olarak (görmek) ve kimyasal olarak (koku ve tat) saptarız. Bunun yanı sıra, her ne kadar omurgasız organizmalarda çeşitli kipler üzerinde çok sayıda çalışma yapılmış olsa da bizler omurgalı organizmalar üzerinde odaklanmaya meyilliyizdir (Dangles et al. 2009). Çoğunlukla bu yeteneklerin her birini inceleriz ve insanların bunlara nasıl cevap verdiğine dayanarak aldıkları uyaranı tanımlarız.

Muhtemelen elektromanyetik spektrumda görünür bölgeden haberdarsınızdır (Şekil 1). İnsanların algılayabildiği görünür spektrumun, var olan toplam elektromanyetik enerji aralığının yalnızca küçük bir bölümünü oluşturduğunu fark etmişsinizdir. Diğer hayvanların duyusal sistemlerini incelediğimizde, hayvanların insan duyuları ile algılanamayan uyaranları tespit edebildiklerini görmekteyiz. İnsanların algılayabildiği aralığın üzerinde olan uyaranlar için ‘ultra’ ön ekini, insanların algılayabildiği aralığın altında olan uyaranlar için de ‘infra’ ön ekini kullanırız. Ancak bir şeyi ‘ultra’ ya da ‘infra’ olarak etiketlemiş olmamız onun algılanamayacağı anlamına değil, insan duyu sistemlerince algılanamayacağı anlamına gelmektedir.

Creative Commons, Materialscientist, Wikimedia Commons

Hayvan duyusal ekolojisi, o hayvanın yaşadığı algı dünyasına dikkatle bakabilmemize ve böylece hayvanın davranışlarını daha iyi anlayabilmemize izin verir. Aynı zamanda, özellikle ultra ve infra bölgelerindeki uyaranları, örneğin köpeklerin bir insandan 1.000.000 kez daha hassas olan koku algı yeteneğini (Olender et al 2004), ya da gerekli duyu organlarına sahip olmadığımız için insanlar için algılanması tamamıyla imkânsız olan elektrik alanları (Camperi et al. 2007, Heiligenberg 1991) ve manyetik alanlar (Akesson & Backman 1999, Holland et al. 2010, Weindler et al. 1995) gibi uyaranları kaydedip analiz ettiğimizde, bizim için dünyaya yeni bir bakış açısı getirebilir. Gözümüzün göremediği ışıkları algılayan kameralar, ya da duyamadığımız sesleri kaydedecek mikrofonlar gibi algılayamadığımız uyaranların incelenmesi için, onları bizim adımıza algılayıp tespit edecek cihazlar geliştirmek zorundayız.

Bu makalede tartışmamızı, insan duyuları arasında en çok gelişmiş duyular olan görme ve işitme ile sınırlı tutacağız. Aynı zamanda kendimizi omurgalı organizmalarla sınırlandıracağız ancak bu diğer hayvanların benzer duyu sistemlerine sahip olmadığı ya da fayda sağlamadıkları anlamına gelmemeli. İşe hayvan duyu sistemlerinin en temel arka planı ile başlıyoruz, eğer bu başlık ile ilgili daha çok bilgi edinmek isterseniz literatürde bundan daha fazlasını bulabilirsiniz.

Görme

Görme algısı, belli elektromanyetik enerji türlerinin varlığını tespit eden ışık reseptörlerinin yeteneğine bağlıdır (Görsel 1). Elektromanyetik enerjiyi dalga boyuna (ya da frekansına) göre tanımlarız. İnsanların görebildiği dalga boyları gökkuşağının bilindik renklerini oluşturmaktadır. Bu renkler kabaca 700 nm (kızıl) ile 400 nm (mor) arasındaki dalga boylarına karşılık gelir. İnsanların görebildiği aralığın dışında kalan dalga boyları için kızılötesi (IR; ~1000 nm 1 mm arasındaki dalga boyları) ve morötesi (UV; kabaca 100-400 nm arası) terimlerini kullanırız (Ryer 1997).

Kızılötesi ve morötesi spektrumları birçok hayvanın görebildiği aralıktadır. Gözleriniz algılayamasa da kızılötesi ışınımı, soba gibi bir ısı kaynağına elinizi yaklaştırdığınızdaki ılık hisse benzediğinden size yabancı değildir. Kendi çevresinden daha sıcak olan her nesne kızılötesi ışınımı yayar ve bazı hayvanlar bu ‘ısıl görüntüyü’ algılayabilecek alıcılara sahiptir (Newman & Harline 1982, Sichert et al. 2006).

Bu yetenek, memelilerle ve kuşlarla beslenen yırtıcı hayvanlar için, avları neredeyse her zaman çevresinden daha sıcak olduğundan son derece yararlıdır. Örneğin çıngıraklı yılanlar, pitonlar, boğa yılanları gibi yılan türleri, kafalarında kızılötesine hassas alıcılara sahip girintiler bulundurur (Görsel 2; Newman & Hartline 1982, Pappas et al. 2004). Bu girintiler avcının tenha bir konumda saklanarak kızılötesi ışın yayan avı vuruş mesafesine gelene kadar beklemesine olanak tanır (Newman & Hartline 1982, Ebert et al. 2007). Bu alıcılar yılanın, memeli avcıları algılayıp onlardan kaçmasını ya da uyumak ve dinlenmek için uygun sıcaklıktaki konumları bulmasını da mümkün kılar.

Creative Commons Modified, Danleo, Wikimedia Commons

Morötesi ışınları gören, kuşlar (Rubene et al. 2010), kelebekler (Rutowski et al. 2010) ve arılar (Arnold et al. 2010) gibi hayvanlar da mevcuttur. Morötesinin görülebilmesi ile ilgili yapılmış en iyi çalışmalardan biri, arılar ve tozlaşma yaptıkları bitkilere aittir. Bu bitkilerin birçoğu hem görünür hem de morötesi aralıkta ışık yansıtan çiçeklere sahiptir (Arnold et al. 2010, Dusenbery 1992). Bu çiçekler morötesi ışıkta incelendiği zaman açık ve koyu renk desenler görünür hale gelmektedir. Bu desenler, arılara bitki özünü çiçeğin neresinde bulacakları konusunda rehberlik eder (Görsel 3). Bu desenli ‘davetiyeler’ aynı zamanda, diğer bitkilere yayılacak olan polenleri toplayabilmesi amacıyla arıyı çiçeğin hangi bölgesine gideceği konusunda yönlendirdiği için bitkiye de fayda sağlar. Arılar görünür spektrumda da gayet iyi görebiliyor olmalarına rağmen (Dusenbery 1992, Kevan et al. 2001) ilave olarak morötesi ışığı algılayabilmeleri, onlara sadece insan hassaslığında gözlere sahip olmaları durumunda eksik kalacak olan bilgilere erişmelerini sağlar. Arıların çiçeklerin tozlaşmasında yer almadığı konumlarda, morötesi ışın yansıtan çiçeklere sahip bitki türü sayısının, arıların tozlaşma yaptığı bölgelerdekine nazaran önemli ölçüde düşük olması dikkate değerdir (Kevan et al. 2001).

Creative Commons, Plantsurfer, Wikimedia Commons

İşitme

Birçok hayvan çevrelerindeki titreşimlerin varlığını, titreşimi algılayan çeşitli yapılar kullanarak algılayabilirler. Bu, bir bitki üzerinde yürüyen bir hayvanın oluşturduğu kıpırtılar gibi bir alt yapı boyunca (Caldwell et al. 2010, Cocroft & Rodriguez 2005) ya da kendilerini çevreleyen hava veya su ortamının içerisinde yayılan (Stebbins 1983) titreşimleri içerir. Havadaki titreşimleri algılama yeteneği işitme duyusu olarak adlandırılır. Havadaki titreşimler kulağınızın içindeki bir dizi yapının titreşmesine, böylece beyninize bağlanan sinirlerin elektrik sinyalleri üretmesine sebep olur. Daha sonra beyniniz, bu sinir sinyallerini ses olarak anlamlandırır.

Titreşimleri ölçerken sıklıkla, saniyede gerçekleşen titreşim sayısı olan (birim olarak Hertz, kısaltması Hz.) frekanslarına bakarız. İnsanlar en iyi 2.000-4.000 Hz aralığında işitirler, ancak tüm işitme aralığımız sıklıkla 20-20.000 Hz (Gescheider 1997, Görsel 4) arasıdır. Bu işitilebilir aralığın dışında kalan titreşimler kulaklarımız tarafından algılanmaz, ama pek çok hayvan tarafından algılanabilir. Örneğin, filler 20 Hz’nin altında (sesötesi) sesler üreterek sürülerindeki diğer üyelerle iletişim kurarlar (Langbauer et al. 1991, Poole et al. 1988). Bu düşük frekanslı sesler havada ve yerde müthiş uzaklıklara ulaşır ve onlarca kilometrelik alandaki fil topluluklarının irtibatta kalmalarını mümkün kılar (McComb et al. 2003, Payne et al. 1986, Poole et al. 1988).

2011 Nature Education Stephen Burnett

20.000 Hz ve üstü frekanstaki sesler olan sesüstü titreşimler bazı hayvan türleri tarafından da üretilebilir ve/ya da algılanabilir. Memeli deniz hayvanlarının (Au 2004), kemirgenlerin (Moles & D’amato 2004), yarasaların (Fenton 1984), kurbağaların (Feng et al. 2006, Shen et al. 2008), ve böceklerin (Fullard 1982, Fullard & Yack 1993, Fullard et al. 1994, Rodríguez & Greenfield 2003) sesüstünü iletişim, avcılardan korunma ve yankı ile yer tayini gibi çeşitli amaçlar için kullandığı bilinmektedir.

Bu tip sesler üzerinde birçok çalışma yapılmış olsa da en iyi bilinen örneklerden biri yarasaların yankı ile yer tayinidir. Yarasaların yankı ile yer tayinindeki frekans aralıkları, türlerine göre 10.000 ile 200.000 Hz arasında değişkenlik gösterir (Altringham 1996, Leonard & Fenton 1984). Tek bir yarasa çağrısı sadece birkaç milisaniye sürerken 50.000 Hz ya da üstünde bir frekans aralığını kapsayabilir (Görsel 5). Bunun gibi yüksek frekanstaki sesler çok uzağa yol alamaz fakat çok küçük olanlar da dâhil olmak üzere katı nesnelerden yansır (Lawrence & Simmons 1982, Surlykke & Kalko 2008). Bu, yarasanın nesneden gelen yankıları kullanarak küçük hedefleri (yiyecek gibi) algılamasını sağlar. Yankı ile yer tayini yapan bazı türlerin yön bulmak için görme yeteneklerini kullandıkları bulunmuş olsa da (Bell 1985, Bell & Fenton), bu türler bile, hareket ederlerken (hâlâ yankı ile yön tayini yeteneklerine bağımlı olduklarını gösteren) yankı ile yön tayini sinyalleri yayarlar (Eklöf & Jones 2003, Masters & Harley 2004). Yüksek frekanstaki çağrıları sadece kısa mesafe kat edebildiği için, bir yarasanın dünya algısı seslerinin yol aldığı mesafeden oldukça etkilenir (Lawrence & Simmons 1982, Surlykke & Kalko 2008). Bu durum, aynı çevreyi bizim öncelikli olarak görme duyusunu kullanarak algılamamıza oldukça zıttır.

2011 Nature Education Stephen Burnett

Sonuç

Bu makalenin yazılış amacı diğer hayvanlara ait duyusal dünyalara ‘gözlerinizi açmanızı’ ve bunların bizim algıladığımız dünyadan çok farklı olabileceğini fark etmenizi sağlamaktır. Her ne kadar öncelikli olarak insanların algılayamadığı uyaranlar üzerine odaklanmış olsak da, insanlara ve diğer hayvanlara ait duyusal sistemlerin örtüşmesi yaygındır (Görsel 4). Burada verilen tüm örneklerde organizmalar, tartışılan belli uyaran aralıklarından çok daha geniş aralıkta duyabilmekte ya da görebilmektedir. Çoğu hayvan (insanlar dahil) oldukça geniş bir aralıktaki uyaranları algılayacak alıcılara sahiptir. Bu sebeple, bir hayvanın umweltini anlamak istiyorsak algılayabildiği bütün uyaran aralıklarını öğrenerek o hayvanın duyusal ekolojisini (duyusal sistemlerini ve bu sistemlerin onun algı dünyasını nasıl etkilediğini) kavramalıyız (Kevan et al. 2001, McCrea & Levy 1983). Ek olarak, herhangi bir durumda bir hayvanın çoklu duyu kiplerinden veri alıyor olmasının muhtemel olduğunu unutmamamız gerekir (Dötterl & Vereecken 2010).

Evrimleşmiş farklı duyu sistemlerinin birçok pratik uygulaması vardır. Çalışmalar, organizmanın algıladığı duyusal uyaran türünün uygun gıdanın yerini bulma (Bell & Fenton 1984, Fenton & Ratcliffe 2004, Siemers & Swift 2006), kaynaklar için rekabet etme (Caldwell et al. 2010, Mason & Parker 2010), eş arama ve bulma (Feng et al. 2006, Mason & Parker 2010, Schul & Patterson 2003) ya da avcılardan kaçınabilme yeteneklerini (Fullard 1982, Mason & Parker 2010, Schul & Patterson 2003) belirlediğini göstermiştir. Bir türün çevresi ile duyusal sistemi arasındaki ilişkinin, yeni türlerin evrimini yönlendirdiğine dair kanıtların olduğu örnekler bile mevcuttur (Fenton & Ratcliffe 2004, Kirkpatrick & Price 2008, Seehausen et al. 2008).

Her organizma kendi umweltinde yaşarken hayvanların kullandığı farklı türlerde uyaranları inceleyebiliyor olmamız, onların algı dünyalarının farkında olmamızı ve duyusal sistemlerin bu organizmaların evrimi ve ekolojisiyle nasıl bağlantılı olduğunu anlamamızı sağlamaktadır.