vignette|droite|La danse des abeilles est un moyen de communication sur l'emplacement de plantes mellifères. La communication animale regroupe l'ensemble des échanges d'informations entre des individus d'une même espèce (communication intraspécifique) ou d'espèces différentes (communication extraspécifique) chez les animaux.
Différence entre communication et information Les animaux communiquent entre eux pour différentes raisons, notamment à des fins de séduction de partenaires, de compétition pour les ressources et de recherche de nourriture. Ils utilisent un signal ou un message (support physique de l'information) comme une odeur, un son, un mouvement, un signal chimique ou un signal électrique. Dans la communication, le signal émis par un animal entraîne une modification du comportement ou de l'état physiologique d'un autre animal, qui utilise l'information pour prendre des décisions qui se traduisent par une réponse comportementale. La réponse de l'animal est susceptible d'avoir des conséquences sur sa survie, mais aussi sur celle de l'animal à l'origine du message.
Toute communication implique au moins deux individus, qu'on nomme émetteur et récepteur, en suivant une métaphore mécaniste. La situation est généralement plus complexe : les systèmes naturels s'organisent souvent en « réseaux de communication », où chaque individu peut être à la fois émetteur et récepteur. La présence d'auditeurs non souhaités, parasitant l'information, est également fréquente.
Cependant, tout échange d'information entre animaux n'est pas assimilable à une communication. Par exemple, une souris qui fait du bruit en se déplaçant ne communique pas avec la chouette qui la chasse. C'est la différence entre indice (purement causal, sans intention, devenant signal interprétable) et signe intentionnel.. De même, l'écholocalisation qui permet à un animal de s'orienter dans l'espace ou de repérer ses proies grâce à l'écho de ses propres sons, ne relève pas d'un processus de communication (production intentionnelle permettant d'obtenir des informations sur l'environnement, pour soi-même.).
Dans ce contexte, seulement la communication intraspécifique est étudiée, excluant ainsi les situations, bien que parfois réelles, où une espèce utilise les signaux d'une autre.
Différentes approches de la communication animale La compréhension des phénomènes de communication animale comprend différents éléments, correspondant à des angles distincts : la compréhension de la chaîne de transmission de l'information par la diversité des signaux utilisés, les modalités de production de signaux par l'animal émetteur, la transmission des signaux dans l'environnement, la réception des signaux par l'animal récepteur, les modalités de codage de l'information ; les modalités d'acquisition (angle ontogénétique, génétique du comportement de communication, apprentissage de la production des signaux et de leur contexte d'utilisation) ; les rôles biologiques (fonctions) de la communication ; l'étude des implications évolutives des communications (évolution des processus de communication et rôle des communications dans l'évolution des espèces) ; les applications de la connaissance de la communication animale (par exemple, pour la protection des espèces animales ou la lutte contre les nuisances).
L'étude du comportement animal, appelée éthologie, est ainsi au carrefour de nombreuses disciplines : la physiologie (dont les neurosciences mais aussi l'étude de l'ensemble des grandes fonctions vitales telles que la nutrition et la reproduction), l'écologie et l'évolution bien sûr, mais aussi l'anatomie ou la génétique, supposant de changer d'échelle dans l'explication des phénomènes..
Chaîne de transmission de l'information Signaux, supports physiques de l'information signaux chimiques (phéromones : molécules, souvent émises en « bouquets » en milieux aériens et aquatiques, elles peuvent être rémanentes ou non, plus ou moins volatiles, souvent de grande intraspécificité) ; signaux visuels (ondes électromagnétiques, statiques et/ou dynamiques, dépendants de la qualité et de la quantité de lumière ambiante, sauf en grande profondeur sous-marine où les photons sont générés par l'animal lui-même, la propagation est sensible aux obstacles physiques telle la végétation) ; signaux acoustiques et vibrations du substrat (ondes mécaniques produites par vibrations de structures anatomiques, soit via passage de flux d'air, soit par frottement entre deux surfaces dures, elles sont utilisables dans l'eau comme dans l'air avec une grande portée potentielle et une faible rémanence) ; signaux haptiques (ou tactiles) ; signaux électriques (dans l'eau seulement, ils nécessitent des organes spécialisés d'origine musculaire, ils sont utilisés essentiellement par des poissons et surtout en milieu trouble) ; signaux kinésiques (mouvements du corps) ou proxémiques (distances).
Un signal est donc un processus physique (en principe une onde ou assimilable à une onde), qui code de l'information via des paramètres de fréquence (son aigu/grave), d'amplitude (intensité sonore) et de temporalité (rythme d'émission et modulations de fréquence et d'amplitude).
Les signaux chimiques peuvent être assimilés à une onde : spectre de fréquence (composition moléculaire du signal et concentration relative des composés), amplitude (concentration du bouquet phéromonal), temporalité (variations dans le temps de la composition et de la concentration du bouquet phéromonal).
Production des signaux Des organes souvent spécialisés Un organe producteur de signal de communication montrent : l'existence de structures anatomiques spécialisées dans l'émission d'un signal donné (ex. syrinx des oiseaux chanteurs, cymbale des homoptères, stridulation du grillon, glandes phéromonales des abeilles, larynx des mammifères) ; la présence d'un contrôle nerveux et éventuellement hormonal (ex. noyau du chant dans le cerveau des oiseaux).
Certains signaux sont plus difficiles à émettre, notamment parce qu'ils sont parfois plus coûteux en énergie. Les propriétés des signaux sont fonctions de la biophysique et de la biochimie, de l'émission et de l'adéquation entre l'organe émetteur et l'environnement.
Des organes pilotés par la génétique, l'apprentissage et le contexte La capacité à émettre un signal de communication peut être pilotée par divers facteurs, susceptibles d'interagir de façon complexe : Un possible contrôle génétique de la structure des signaux produits (ex. expériences de croisement interspécifique avec effet sur le rythme du chant chez le grillon et la drosophile) ; Un rôle limitant des capacités anatomiques et physiologiques de l'animal (ex. seuls des « gros » animaux peuvent émettre des sons graves, l'homme ne peut pas émettre d'ultrasons) ; Un possible apprentissage de la production des signaux, le modèle expérimental le plus abouti est celui des oiseaux chanteurs : Des expériences d'isolement des oisillons ont permis de mettre en évidence que les jeunes doivent apprendre leur chant en copiant un tuteur ; Ce modèle est également l'occasion de changer d'échelle pour l'étude des processus biologiques en jeu : c'est dans les noyaux cérébraux moteurs pilotant le chant chez l'oiseau qu'a été mise en évidence pour la première fois une neurogenèse chez un vertébré adulte. Un possible apprentissage du contexte d'utilisation : Un exemple livresque est celui des signaux d'alarme chez les singes vervets où des cris de trois structures acoustiques différentes sont émis dans trois contextes de prédation différents : attaque aérienne par un aigle, attaque terrestre par un léopard, arrivée d'un serpent ; L'utilisation adéquate de ces cris par les jeunes est soumise à un apprentissage.
La décision d'envoyer ou non un signal à un moment donné, son niveau de complexité et de puissance (intensité) sont fonction de l'état énergétique et psychologique de l'émetteur, ainsi que des risques encourus (prédation, présence de congénères compétiteurs ou alliés, modulation hormonale, etc.).
Transmission des signaux dans l'environnement Pour passer de l'émetteur au récepteur, tout signal doit traverser un « canal de transmission » selon le terme consacré (on dit aussi « canal de propagation »). Cette traversée n'a rien d'anodine pour la communication, le canal de transmission va agir comme un filtre, modifiant le signal émis. La conséquence est majeure, le signal reçu par l'animal récepteur ne peut être identique au signal envoyé par l'émetteur. Cette contrainte, potentiellement majeure, pèse sur tout le processus de communication.
La portée d'un signal dépend de ses caractéristiques physiques et des contraintes du milieu. On peut citer comme exemple la différence entre les milieux ouverts (c'est-à-dire sans végétation) et les milieux forestiers pour la propagation des signaux acoustiques et visuels (ex. la réverbération des sons en forêt modifie la durée des signaux), la différence eau/air pour la propagation des sons (le milieu aquatique est idéal pour la transmission des ondes sonores) et l'importance des courants d'eau et d'air pour la propagation des phéromones.
Réception des signaux La réception du signal de l'animal émetteur est une étape cruciale du processus de communication. Cette partie doit détailler les processus par lesquels les signaux sont intégrés par l'organisme au niveau des structures réceptrices (transduction en signaux nerveux) et la façon dont l'information est décodée avec les conséquences sur l'animal récepteur sur le plan de l'état physiologique et de la réponse comportementale.
Un exemple détaillé d'une des modalités permet de présenter l'ensemble de la chaîne de réception, depuis la stimulation de l'organe récepteur, en passant par le codage nerveux, jusqu'à l'intégration par le système nerveux central (ex. l'organe auditif chez le grillon champêtre, l'organe voméronasal des mammifères, la réception des phéromones par l'antenne du Bombyx, l'œil des Chordés). En vue d'une généralisation, les principes suivants doivent être explicités : un récepteur sensoriel est une fenêtre ouverte sur le monde extérieur, c'est un filtre sensible à une certaine bande passante du signal (ex. l'oreille des chauves-souris est sensible aux ultrasons, pas l'oreille humaine) chargée de la transduction du signal de communication en un signal nerveux. On distingue notamment la chimioréception, la photoréception, l'électroperception et l'audition.
Interprétation des signaux et décision La perception et la classification du signal par le système nerveux central permet la reconnaissance et l'éventuelle discrimination entre les signaux et la classification des signaux perçus.
L'interprétation et l'extraction de l'information du signal permet le traitement de l'information (ex. rôle des aires associatives corticales chez Vertébrés).
L'élaboration de la réponse au signal (décision) est basé sur l'interprétation du signal par le système nerveux central. Des alternatives à une réponse comportementale directe existent, telle l'attente de la réception de signaux complémentaires, alors une mise en jeu de la mémoire à court et long terme est possible.
En conclusion, l'individu récepteur du signal change son comportement. Exemple : si le signal a pour fonction de prévenir le danger, le récepteur va changer de comportement et adopter un comportement méfiant et agressif.
Codage de l'information L'information est codée et le code dépend de chaque espèce, voire parfois de chaque communauté. Par exemple, les lucioles modulent leur fréquence d'allumage et la « forme » du signal. Les abeilles dansent devant leurs congénères de retour à la ruche pour signifier la distance de la nourriture, la direction par rapport au soleil et la nature de la nourriture.