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Fotosensibilità, audiosensibilità, termosensibilità, chemosensibilità, e magnetosensibilità

Gli esseri umani utilizzano solo una regione limitata dello spettro elettromagnetico, la parte chiamata luce visibile, che si estende da 400 a 700 nanometri di lunghezza d’onda. Mentre le piante, le alghe, i batteri fotosintetici e la maggior parte degli animali sono sensibili a questa stessa gamma di lunghezze d’onda, molti sono sensibili anche ad altre lunghezze d’onda. Molte piante presentano modelli di fiori visibili solo nella gamma ultravioletta a lunghezze d’onda inferiori a 400 nanometri, dove gli insetti impollinatori sono sensibili. Le api da miele usano la luce polarizzata – che l’occhio umano non è in grado di rilevare – per trovare la direzione nelle giornate parzialmente nuvolose. La “fossa” di vipere come il serpente a sonagli è un recettore a infrarossi (calore) che serve a trovare la direzione. Questi rettili percepiscono la radiazione termica emessa da mammiferi e uccelli, le loro prede a sangue caldo. Gli esseri umani sono completamente insensibili a questa radiazione termica.

Che alcuni animali come i cani siano sensibili a suoni che l’orecchio umano non può rilevare è ovvio per coloro che usano fischietti per cani. I pipistrelli emettono e rilevano onde sonore a frequenze altissime, nell’ordine di 100.000 cicli al secondo, circa cinque volte la frequenza più alta a cui è sensibile l’orecchio umano. I pipistrelli hanno ecolocalizzato le loro prede usando questi suoni per milioni di anni prima che gli umani inventassero il radar e il sonar. I recettori audio di molte falene che sono preda dei pipistrelli rispondono solo alle frequenze emesse dai pipistrelli. Quando si sentono i suoni dei pipistrelli, le falene intraprendono un’azione evasiva. I delfini comunicano attraverso una gamma di frequenze molto ampia. Impiegano un ecolocatore “click”.

Alcune specie di animali dispongono di organi altamente specializzati ed esotici per il rilevamento o la trasmissione del suono. I delfini e le balene usano i loro sfiatatoi piuttosto che le loro bocche per emettere i loro suoni.

L’odore e il gusto, o qualche forma di rilevamento di molecole chimiche specifiche, sono universali. Il massimo della specializzazione olfattiva possono essere le falene maschili, le cui antenne piumate sono sottoposte a microtubuli strombati, ognuno dei quali è coperto da una membrana all’estremità distale. Non odorano essenzialmente nulla, tranne il composto epossidico chiamato disparlure, l’attrattore sessuale chimico scaricato dalla femmina. Solo 40 molecole al secondo devono impattare sulle antenne per produrre una risposta marcata. Una femmina di baco da seta deve rilasciare solo 10-8 grammi (4 × 10-10 once) di attrattivo sessuale al secondo per attirare ogni maschio di baco da seta nel raggio di pochi chilometri.

Batteri magnetotattici percepiscono il campo magnetico della Terra. I batteri in cerca del Polo Nord nuotano verso l’interfaccia sedimento-acqua seguendo le linee di forza magnetiche. I batteri magnetotattici flagellati in cerca del polo sud fanno lo stesso nell’emisfero meridionale. Poiché quelli studiati sono microaerofili – cioè, richiedono ossigeno in concentrazioni inferiori a quelle ambientali – i cercatori del polo tendono ad arrivare a sedimenti impoveriti di ossigeno adeguati per la loro continua crescita e riproduzione. Studi ultrastrutturali rivelano magnetosomi, piccoli cristalli a singolo dominio di magnetite, un minerale di ossido di ferro sensibile ai campi magnetici, o greigite, un minerale di solfuro di ferro, nelle loro cellule. I magnetosomi sono allineati lungo l’asse della cellula e servono a orientare i batteri sensibili. Tutti i diversi tipi di batteri magnetotattici hanno magnetosomi nelle loro cellule. Se la magnetotassi sia causale nell’orientamento dei piccioni viaggiatori, delle api danzanti nei giorni nuvolosi, o di altri animali che si orientano istintivamente è oggetto di studio.

Oltre ai familiari sensi della vista, dell’udito, dell’olfatto, del gusto e del tatto, gli organismi hanno un’ampia varietà di altri sensi (vedi sopra Capacità sensoriali e consapevolezza). Le persone hanno sistemi di orientamento inerziale e accelerometri nel canale cocleare dell’orecchio. Lo scorpione d’acqua (Nepa) ha un fathometro sensibile ai gradienti di pressione idrostatica. Molte piante hanno sensori di gravità amplificati chimicamente fatti di cloroplasti modificati. Alcune alghe verdi usano sistemi di rilevamento del solfato di bario e degli ioni di calcio per percepire la gravità. Le lucciole e i calamari comunicano con i loro simili producendo modelli mutevoli di luce sui loro corpi. Il pesce d’acqua dolce africano notturno Gymnarchus niloticus utilizza un generatore di campo elettrostatico a dipolo e un sensore per rilevare l’ampiezza e la frequenza dei disturbi nelle acque turbolente.