Affascinanti sistemi sensoriali nel regno animale

IL TOPO si sente sicuro mentre scorrazza in cerca di cibo col favore delle tenebre. Ma non tiene conto che il serpente dalle fossette è capace di “vedere” il calore irradiato dal suo corpo caldo: un errore di valutazione fatale. Una passera di mare è completamente nascosta sotto uno strato di sabbia nella stessa vasca dove nuota uno squalo affamato, che a un certo punto si dirige per caso verso di essa. Lo squalo non può vedere la passera, eppure in un attimo si ferma, tuffa il muso nella sabbia e divora la preda.

Sì, il serpente dalle fossette e lo squalo sono esempi di animali dotati di sistemi sensoriali specializzati che l’uomo non ha. D’altra parte molte creature hanno sensi simili ai nostri ma più acuti, o in grado di percepire una diversa gamma di stimoli. Ne sono un buon esempio gli occhi.

Occhi che vedono un mondo diverso

La gamma di colori che i nostri occhi riescono a percepire è solo una minuscola frazione dello spettro elettromagnetico. I nostri occhi, ad esempio, non riescono a vedere la radiazione infrarossa, che ha una lunghezza d’onda maggiore della luce rossa. I serpenti dalle fossette, o Crotalidi, hanno invece fra gli occhi e le narici due piccoli organi, o fossette, che percepiscono la radiazione infrarossa. * Grazie ad essi possono colpire con precisione le prede a sangue caldo anche al buio.

All’altra estremità dello spettro visibile, oltre la luce violetta, c’è la radiazione ultravioletta. Benché invisibile ai nostri occhi, l’ultravioletto è visibile a molte creature, tra cui uccelli e insetti. Le api, ad esempio, anche nelle giornate parzialmente nuvolose, si orientano con il sole trovando una chiazza di cielo azzurro e percependo il modo in cui è distribuita la radiazione ultravioletta polarizzata. Molte piante da fiore presentano disegni visibili solo nell’ultravioletto, e alcuni fiori hanno perfino un “marcatore del nettare” — un’area che riflette l’ultravioletto in modo molto diverso dalla zona circostante — per indicare agli insetti dove si trova il nettare. Certi frutti e semi rivelano la loro presenza agli uccelli in modo simile.

Poiché gli uccelli vedono l’ultravioletto e poiché queste radiazioni conferiscono al loro piumaggio una radiosità extra, è probabile che si vedano più colorati di quanto non appaiano a noi. Hanno una facoltà visiva “così intensa e acuta che non riusciamo neppure a immaginare”, dice un ornitologo. Può darsi che la capacità di vedere i raggi ultravioletti aiuti anche certi falchi e gheppi a localizzare i topi campagnoli. In che modo? I maschi del topo campagnolo, dice un periodico, “producono urina e feci contenenti sostanze chimiche che assorbono gli ultravioletti, e marcano con l’urina i loro percorsi”. In tal modo gli uccelli possono “identificare le aree in cui c’è una maggiore densità di topi” e concentrarvi i loro sforzi. — BioScience.

 Perché gli uccelli ci vedono così bene?

La vista degli uccelli è una meraviglia. “La ragione principale”, dice un libro, “è che il tessuto dove si formano le immagini che riveste l’interno dell’occhio è più ricco di cellule visive di quanto non lo sia l’occhio di altre creature. Il numero delle cellule visive determina la capacità dell’occhio di vedere oggetti piccoli a distanza. Mentre la retina dell’uomo contiene circa 200.000 cellule visive per millimetro quadrato, la maggior parte degli uccelli ne ha tre volte tanto, e falchi, avvoltoi e aquile ne hanno un milione o più per millimetro quadrato”. (All the Birds of the Bible) Oltre a ciò, alcuni uccelli hanno un ulteriore vantaggio: in ciascun occhio hanno due fovee — aree di massima risoluzione visiva — il che permette loro di percepire meglio la distanza e la velocità. Gli uccelli che acchiappano gli insetti in volo hanno facoltà simili.

Gli uccelli hanno anche un cristallino insolitamente flessibile che consente una messa a fuoco rapida. Immaginate quanto sarebbe pericoloso volare — specie nelle foreste e nella boscaglia — se tutto fosse sfocato. Sì, quanta sapienza è manifesta nel modo in cui è progettato l’occhio degli uccelli! *

Elettroricezione

Il caso della passera nascosta e dello squalo, menzionato prima, si è effettivamente verificato durante uno studio scientifico sugli squali. I ricercatori volevano sapere se squali e razze percepiscono i debolissimi campi elettrici generati dai pesci vivi. * Per scoprirlo nascosero degli elettrodi nel fondo sabbioso della vasca degli squali e vi applicarono il debito voltaggio. Il risultato? Non appena lo squalo si avvicinò agli elettrodi li attaccò furiosamente.

Gli squali possiedono la cosiddetta elettroricezione passiva: percepiscono i campi elettrici come l’orecchio ode passivamente il suono. Ma i pesci elettrici sono dotati di elettroricezione attiva. Come un pipistrello emette un segnale acustico e poi ne analizza l’eco, questi pesci emettono onde o impulsi elettrici, a seconda della specie, e poi, con speciali recettori, percepiscono qualsiasi perturbazione di questi campi. * Così i pesci elettrici possono identificare ostacoli, possibili prede o anche un partner.

Bussola incorporata

Pensate come sarebbe la vita se avessimo una bussola incorporata. Non ci sarebbe certo il pericolo di perdersi! Nel corpo di diverse creature, tra cui le api domestiche e le trote, gli scienziati hanno scoperto microscopici cristalli di magnetite, un minerale magnetico. Le cellule che contengono questi cristalli sono collegate al sistema nervoso. Pertanto, api e trote hanno dimostrato di poter percepire i campi magnetici. Anzi, le api si fanno guidare dal campo magnetico terrestre per costruire i favi e per orientarsi.

Alcuni studiosi hanno scoperto la magnetite anche in una specie di batteri che vivono nel sedimento del fondo marino. Quando il sedimento viene agitato, il campo geomagnetico agisce sulla magnetite e allinea i batteri in modo tale da farli tornare sani e salvi sul fondo marino dove vivono. Altrimenti morirebbero.

È possibile che anche molti animali migratori — tra cui uccelli, tartarughe, salmoni e cetacei — siano dotati di magnetoricezione. Tuttavia, non pare facciano assegnamento solo su questo senso ma sembra si avvalgano di vari sensi per orientarsi. I salmoni, per esempio, si servono probabilmente del forte senso dell’olfatto per ritrovare il corso d’acqua dove sono nati. Gli storni volano orientandosi col sole; altri uccelli, con le stelle. Ma come osserva il professore di psicologia Howard C. Hughes nel suo libro già citato, “siamo evidentemente ancora molto lontani dalla comprensione di questi e altri misteri della natura”. — Op. cit., p. 312.

Orecchi da fare invidia

In paragone con quello dell’uomo, l’udito di molti animali è straordinario. Mentre noi possiamo udire suoni di frequenza compresa tra i 20 e i 20.000 hertz (cicli al secondo), i cani possono udire frequenze comprese tra i 40 e i 46.000 hertz, e i cavalli, tra i 31 e i 40.000 hertz. Elefanti e bovini possono sentire persino i cosiddetti infrasuoni  (non percepibili dall’orecchio umano), con frequenze anche di soli 16 hertz. Poiché le frequenze basse arrivano più lontano, è possibile che gli elefanti riescano a comunicare a tre o più chilometri di distanza. Anzi, alcuni ricercatori dicono che questi animali potrebbero essere impiegati per avvertirci anticipatamente di terremoti e gravi perturbazioni meteorologiche, due tipi di fenomeni che emettono infrasuoni.

Anche gli insetti odono in un’ampia gamma di frequenze, alcuni nella regione degli ultrasuoni oltre due ottave al di sopra della percezione umana e altri nella regione degli infrasuoni. Alcuni insetti odono per mezzo di sottili membrane piatte, simili a timpani, presenti in quasi tutte le parti del corpo tranne la testa. Altri odono servendosi di peli sensibili che rispondono non solo ai suoni ma anche ai più deboli movimenti dell’aria, come quelli causati dalla mano dell’uomo. Questa sensibilità spiega perché è così difficile acchiappare le mosche!

Ora, immaginate di poter sentire i passi di un insetto! Un udito così straordinario appartiene all’unico mammifero atto al volo: il pipistrello. Naturalmente i pipistrelli hanno bisogno di un udito specializzato per volare al buio e acchiappare gli insetti servendosi dell’ecolocazione o sonar. * Hughes dice: “Immaginiamo un sistema sonar più raffinato di quello installato nella maggior parte dei sottomarini più avanzati. Immaginiamo ora che questo sistema venga usato da un piccolo pipistrello che sta facilmente nella palma della nostra mano. Tutti i calcoli che permettono al pipistrello di identificare la distanza, la velocità e persino la particolare specie di insetto che costituisce il suo bersaglio vengono eseguiti da un encefalo che è più piccolo dell’unghia del nostro pollice!” — Op. cit., pp. 6, 7.

Dato che la precisione dell’ecolocazione dipende anche dalla qualità del segnale acustico emesso, “i pipistrelli sono capaci di regolare l’altezza (o acutezza) della loro ‘voce’ in modi che susciterebbero l’invidia di un cantante d’opera”. * (Ibid., p. 37) Alcune specie di pipistrelli, evidentemente grazie alle appendici cutanee che hanno sul muso, possono anche concentrare il suono in un fascio. Tutte queste risorse rendono il sonar così sofisticato che può produrre un’“immagine acustica” di oggetti sottili come un capello!

Oltre ai pipistrelli, almeno due tipi di uccelli impiegano l’ecolocazione: le salangane dell’Asia e dell’Australia e i guaciari dell’America tropicale. Sembra tuttavia che si servano di questa facoltà semplicemente per orientarsi nelle grotte buie dove nidificano.

 Il sonar degli abitatori dei mari

Anche alcuni cetacei impiegano il sonar, benché gli scienziati debbano ancora scoprire esattamente come funziona. Il sistema sonar dei delfini comincia con l’emissione di clic distinti, che si crede abbiano origine non nella laringe ma nell’apparato nasale. Il melone — una massa rotondeggiante di tessuto adiposo situata nella parte frontale della testa dei delfini — concentra il suono in un fascio che “illumina” la regione immediatamente davanti all’animale. Come fanno i delfini a sentire gli echi dei loro segnali? Non con gli orecchi, sembra, ma con la mascella inferiore e gli organi associati, che sono in collegamento con l’orecchio medio. È degno di nota che questa regione contiene lo stesso tipo di adipe che il delfino ha nel melone.

I clic del sonar dei delfini hanno una forma d’onda sorprendentemente simile a una funzione matematica detta funzione di Gabor. Questo, dice Hughes, dimostra che i clic dei delfini “si avvicinano a un segnale sonar matematicamente idealizzato”. — Op. cit., p. 104.

I delfini possono modificare l’intensità dei clic del loro sonar da un semplice sussurro a niente meno che 220 decibel. A cosa equivale? Ebbene, la musica rock suonata ad alto volume può  raggiungere i 120 decibel, e il fuoco d’artiglieria può raggiungere i 130 decibel. Equipaggiati con un sonar di intensità di gran lunga superiore, i delfini sono in grado di localizzare oggetti piccoli quanto una pallina di circa otto centimetri a 120 metri di distanza e, in acque tranquille, forse anche più lontano.

Quando riflettiamo sugli straordinari sistemi sensoriali di cui sono dotati gli organismi viventi, non proviamo meraviglia e timore reverenziale? Le persone umili e bene informate di solito provano tali sentimenti, e questo ci riporta alla domanda: Come siamo fatti noi? È vero che i nostri sistemi sensoriali spesso appaiono insignificanti in paragone a quelli di certi animali e insetti. Nondimeno, solo noi ci emozioniamo davanti a quello che vediamo nella natura. Perché proviamo questi sentimenti? E perché cerchiamo non solo di capire come sono fatti gli organismi viventi ma anche di comprendere lo scopo per cui esistono, e sapere che posto occupiamo fra loro?

[Note in calce]

[Riquadro/Immagini a pagina 9]

Insetti, attenti!

“Ogni giorno, attorno al crepuscolo serale, sotto le colline ondulate nelle vicinanze di San Antonio, nel Texas, accade un evento davvero stupefacente”, dice il libro Sensory Exotica: Delfini, api, pipistrelli e i loro sistemi sensoriali. “Un osservatore che sia a una certa distanza potrebbe pensare di vedere un’enorme nube nera che si leva a ondate dalle viscere della Terra. Ma non è una nube di fumo che oscura il cielo al crepuscolo, bensì è l’esodo in massa di 20 milioni di pipistrelli Mops midas dalle profondità della Bracken Cave”. — Cit., p. 17.

Secondo una stima più recente il numero dei pipistrelli della Bracken Cave è di 60 milioni. Salendo a 3.000 metri di quota nel cielo notturno vanno in cerca del loro cibo preferito, gli insetti. Sebbene il cielo notturno si riempia delle grida ultrasoniche dei pipistrelli, non c’è confusione, poiché ognuno di questi straordinari mammiferi è dotato di un sistema sofisticatissimo che gli consente di riconoscere i propri echi.

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Bracken Cave

[Fonte]

Cortesia di Lise Hogan

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Pipistrello: sonar

[Fonte]

© Merlin D. Tuttle, Bat Conservation International, Inc.

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Api: vista e magnetoricezione

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Aquila reale: vista

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Razza: elettroricezione

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Squalo: elettroricezione

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Storni: vista

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Salmone: olfatto

[Fonte]

U.S. Fish & Wildlife Service, Washington, D.C.

[Immagine a pagina 7]

Tartaruga: forse magnetoricezione

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Elefante: capacità di udire infrasuoni

[Immagine a pagina 8]

Cane: capacità di udire ultrasuoni

[Immagine a pagina 9]

Delfini: sonar