Zmysły ptaków i nie tylko
Powszechnie wiadomo, że istnieje pięć zmysłów: wzroku, słuchu, dotyku, smaku i węchu. Jednak posiadamy także inne jak poczucie ciepła, zimna (zależne nie tylko od temperatury ale i siły wiatru a czasem także emocji), grawitacji ziemskiej (błędnik -> zmysł równowagi), bólu i przyspieszenia. Ponadto, każdy ze zmysłów jest mieszanką różnych podzmysłów - na przykład wzrok zawiera doznania jasności, koloru, faktury i ruchu. Niektórzy wyróżniają także zmysł kinestetyki (zdolność oceny wzajemnego ułożenia i ruchu części ciała na podstawie znajomości schematu własnego ciała, zakodowanego w asocjacyjnych czuciowych obszarach kory mózgu, na przykład koordynacja ruchów i poczucie rytmu -> taniec).
Zespół narządów zmysłów kontroluje zachowanie: zachęca do jedzenia, walki, seksu, opieki na potomstwem itd. Bez niego organizmy nie mogłyby funkcjonować. Brak jakiegokolwiek zmysłu czyni życie uboższym i dużo trudniejszym.
Staramy się "karmić" zmysły: kochamy muzykę, podejmujemy ryzyko, rozkoszujemy się zapachem świeżo skoszonej trawy, delektujemy się smacznym jedzeniem, łakniemy dotyku ukochanych.
Ptaki mają jeszcze inne zmysły - wyczuwają pole magnetyczne Ziemi (co jest istotne przy migracjach), niektóre ptaki z rzędu jerzykowych i lelkowych mają zdolność echolokacji (podobnie jak nietoperze czy delfiny), widzą promienie ultrafioletove tj. UV (pomocne na przykład przy rozpoznawaniu dymorfizmu płciowego; człowiek w niektórych przypadkach nie dostrzega - w zakresie widzialnego przez ludzi widma światła - wizualnej różniczy między samcem a samicą, a ptaki owszem :-)
Wiele ptaków ma wyrafinowany zmysł węchu (choć kiedyś sądzono, że go nie mają), wiele ma zmysł magnetyczny, który prowadzi je w czasie wędrówek migracyjnych; podobnie do nas ptaki mają też życie emocjonalne.
Wyróżniamy narządy zmysłów będące widocznymi, zewnętrznymi strukturami odpowiedzialnymi za odbieranie bodźców takie jak oczy, uszy, nos, język (kubki smakowe) oraz inne, jak organy opowiedzialne za zmysł magnetyczny ptaków.
Więcej szczegółów w książce "Sekrety ptaków - fascynujący świat ptasich zmysłów" autorstwa Tima Birkhead'a.
Jeden z rozdziałów tej książki poświęcony jest zmysłowi magnetyzmu. Okazuje się, że ptaki wędrowne, takie jak europejski rudzik (Erithacus rubecula) orientują się za pomocą kompasu magnetycznego umieszczonego w prawym oku. Jak podaje książka pierwszy dowód na to, że ptaki mogą posiadać kompas magnetyczny pojawił się już w latach pięćdziesiątych gdy Frederic Merkel i jego student Wolfgang Wiltschko (nawiasem mówiąc trochę polsko brzmiące nazwisko) badali w Niemczech zachowania związane z migracją europejskich rudzików umieszczając je w specjalnie zaprojektowanej "klatce orientacji kierunkowej", która później została zastąpiona przez tzw. klatkę Emlena, składającą się z wykonanego z bibuły lejka o średnicy ok. 40cm w najszerszym miejscu, z poduszki do tuszu na dnie i kopulastej góry z drucianej siatki przez którą ptaki widzą niebo; gdy ptak podskakuje co ma miejsce jesienią i na wiosnę w okresie migracji (instynkt), tusz na jego stopach pozostawia ślad na bibule; pozwala to badaczom na określenie kierunku i intensywności migracji. Dzięki klatkom orientacji kierunkowej, z których rudziki mogły widzieć nocne niebo, Merkel i Wiltschko stwierdzili, że ptaki używają gwiazd jako kompasu do zachowania południowo- zachodniego kierunku podczas ich jesiennego przelotu z Niemiec. Jednak, gdy popatrzyli na to, co rudziki robiły w całkowitej ciemności (przy zasłoniętym otworze z drucianą siatką u góry), zauważyli, że - wbrew oczekiwaniom o dezorientacji - ptaki te kontynuowały podskakiwanie w zwykłym kierunku południowo-zachodnim. Wniosek: ptaki nie potrzebowały gwiazd do orientowania się nocą. Aby sprawdzić czy odpowiedzialny za to jest kompas magnetyczny, naukowcy umieścili rudziki w klatkach orientacji kierunkowej otoczonych olbrzymią cewką elektromagnetyczną, pozwalającą badaczom zmieniać kierunek pola magnetycznego. Następnie porównywali kierunek skoków rudzików, gdy pole było odwrócone lub zmienione o 90 stopni, tj. na wschód lub zachód. Zgodnie z przewidywaniami, ptaki zachowywały się dokładnie tak, jakby potrafiły wykrywać pole magnetyczne i odpowiednio zmieniały kierunek skoków.
Niemiecki ornitolog Gustav Kramer zasugerował, że nawigacja ma dwojaką naturę: ptaki muszą wiedzieć, gdzie znajdują się w punkcie wypuszczenia oraz muszą znać kierunek do domu. Analogicznie jak orientują się ludzie: najpierw studiują mapę aby określić gdzie się znajdują a następnie korzystają z kompasu aby określić którędy do domu. Udowodniono, że ptaki posiadają również mapę magnetyczną, która umożliwia im identyfikację ich położenia - podobnie jak GPS, ale nie używają sygnału z satelity, lecz wykorzystują pole magnetyczne Ziemi.
Dalej książka podaje, że obecnie istnieją 3 teorie wyjaśniające w jaki sposób zwierzęta wykrywają pole magnetyczne. Pierwsza z nich to tzw. "elektromagnetyczna indukcja", która występuje u ryb - ptaki prawdopodobnie nie posiadają rozwiniętych receptorów wrażliwych na zaistnienie tego mechanizmu. Druga mówi o minerale magnetycznym znanym jako jako magnetyt (forma tlenku żelaza) który wykryto u pewnych bakterii. Dzięki niemu bakterie ustawiają się zgodnie z polem magnetycznym (zjawisko polaryzacji). Pszczoły, ryby i ptaki także posiadają drobne kryształki magnetytu. Mikroskopijne kryształy tego minerału wykryto w latach 80. wokół oka i w jamie nosowej górnej części dzioba (wewnątrz zakończeń nerwowych) u gołębi. Trzecia teoria dotyczy przekazywania bodźców magnetycznych poprzez reakcje chemiczne. Odkryto, że pewne rodzaje reakcji chemicznych mogą być modyfikowane przez pole magnetyczne, jak również, że szczególne reakcje są wzbudzane przez światło. Wcześniej jednak nikt nie wyobrażał sobie, że taki proces może pomagać ptakom migrującym w znajdowaniu drogi. W wyniku przeprowadzonych badań wiedziano, że swobodnie latające gołębie z jednym okiem zasłoniętym nieprzejrzystą opaską lepiej trafiały do celu, jeśli mogły widzieć prawym, a nie lewym okiem. Dominacja prawego oka szczególnie uwidaczniała się podczas zachmurzenia (gdy słońce było niewidoczne). To oczywiście oznaczało, że ptaki nie mogły wykorzystywać kompasu słonecznego i sugerowało, że być może ptaki te używały zmysłu magnetycznego w jakiś sposób powiązany z prawym okiem. Mózg ptaków jest wysoce zlateralizowany (półkule mózgowe silnie wyspecjalizowane), a wyniki uzyskane u gołębi dotyczyły lewej półkuli mózgowej (otrzymującej informację wizualną z prawego oka). Lewa półkula mózgowa przetwarza informacje związane z odnajdywaniem celu i nawigacją. W ramach kolejnych badań rudzika małżeństwo Wiltschków (Wolfgang i Roswitha) zauważyli, że z odsłoniętymi oczami rudziki podskakiwały w zwykłym kierunku migracji. Gdy jednak pole magnetyczne było odwrócone o 180stopni (jak we wcześniejszych eksperymentach), ptaki też zmieniały kierunek skoków o 180stopni. Następnie rudzikom zakryto jedno oko nieprzezroczystą łatką. Przy odkrytym prawym oku (tj. z łatką na lewym oku) orientacja ptaków była dokładnie taka sama jak, jak przy niezasłoniętych oczach. Ale gdy zakryto prawe oko, rudziki nie były w stanie orientować się w przestrzeni. Wskazywało to, że nie mogły wykryć pola magnetycznego Ziemi. Ten rezultat sugerował, że tylko prawe oko wyczuwa ziemskie pole magnetyczne(...)
U młodych ptaków kompas ten jest zlokalizowany jeszcze w obydwóch oczach. Być może przyczyną przesunięcia funkcji orientacji tylko do jednego oka u dorastających ptaków jest to, że dzięki temu zjawisku jedna połowa mózgu zostaje odciążona dla szybszego przetwarzania innych wrażeń zmysłowych. Przesunięcie określonych funkcji mózgu na jedną półkulę /lateralizacja/ jest zasadą, która wielokrotnie pojawiała się w procesie ewolucji. W ten sposób szympansy, które posługują się jedną ręką, sprawniej chwytają termity; gołębie z różnie wyspecjalizowanymi oczami sprawniej znajdują ziarna w żwirze kamiennym, również człowiek przetwarza mowę głównie w lewej połowie mózgu. Okazało się, że lateralizacja zostaje wykorzystana również przy percepcji ziemskiego pola magnetycznego. Naukowcy badali młode ptaki, które zatrzymywały się na odpoczynek w ogrodzie Instytutu Zoologicznego we Frankfurcie podczas swojej pierwszej wędrówki na południe. Ustalili przy tym, że młode ptaki podczas pierwszej wędrówki orientują się zarówno przy pomocy prawego jak i lewego oka. Następnej wiosny zdolność ta zostaje przemieszczona do prawego oka, jednak jeszcze "elastycznie". Gdy prawe oko zostanie zakryte na sześć godzin, ponownie uaktywnia się kompas w lewym oku. Natomiast podczas następnej jesiennej wędrówki lateralizacja w prawym oku jest już trwalsza i przez to powiązana z lewą połową mózgu. Badacze interpretują to jako proces dojrzewania, który służy zwiększaniu wydajności mózgu, gdyż obydwa oczy i tak przekazałyby absolutnie tę samą informację o kierunku pola magnetycznego, więc dzięki lateralizacji odpowiednie obszary drugiej półkuli mózgu pozostają wolne dla innych zadań.
Fragmenty powyższego opisu pochodzą również z oryginalnego tekstu opublikowanego na stronie niemieckiego czasopisma "Gefiederte Welt" /"Pierzasty świat", tłumaczenie Aleksander Niweliński/