CERCA AL BLOG D'ABEL jULIEN

dimecres, 2 de setembre de 2015

De quin color és un camp magnètic?

Sí, ho has llegit bé: de quin color és un camp magnètic? Aquesta pregunta no té el més mínim sentit si la fem a un humà però, en canvi, si la poguéssim fer a un ocell obtindríem una resposta clara.

Des de la dècada dels 1970s se sap que els ocells s'orienten per diferents claus de l'ambient en les seves migracions; principalment són la posició dels estels, la trajectòria del sol, la llum polaritzada i el camp magnètic, a més de les olors i altres. Les diferents espècies d'ocells tenen preferència per una clau o altra. La majoria de migrants nocturns prefereixen les estrelles i la llum polaritzada en el moment de la posta de sol i la majoria de migrants diürns tenen predilecció per la posició del sol. Sona bastant obvi. De tota manera, la majoria d'espècies també poden "sentir" el camp magnètic terrestre i utilitzar-lo com una clau d'orientació.

En primer lloc cal dir que el camp magnètic a la Terra presenta una gradació en direcció i intensitat entre els pols i l'equador pel fet que la terra no és completament rodona sinó que està una mica aplanada als pols. Així, si mesurem el camp magnètic a Marraqueix, per exemple, veurem que és diferent del de Palau-solità i Plegamans (el meu poble...), el de París o el de Helsinki, en una gradació més o menys constant.




Les dues figures d'aquí dalt ho representen i no m'entretinc a explicar-ho per no estendre'm excessivament. Doncs bé, a finals dels 1960s i durant els 1970s tota una colla d'investigadors alemanys estaven investigant els mecanismes d'orientació dels ocells i van poder demostrar que els ocells poden percebre aquest camp magnètic. Wolfgang Wiltschko i col·laboradors van agafar pitrojos de poblacions migradores centreeuropees i els van col·locar en gàbies a la tardor. Els ocells migradors quan tenen necessitat de migrar entren en un estat d'intranquil·litat migratòria que demostren fen saltets incontroladament en la direcció que els demana el cos, és a dir, en la direcció cap a on anirien si estiguessin al camp.

L'experiment estava fet a Frankfurt amb una població local que migra cap al sud-oest i, efectivament, en condicions normals sense manipular els pitrojos mostraven la seva intranquil·litat migratòria fent saltironets en direcció sud-oest, com mostra aquest gràfic del treball de Wiltschko:
Perfecte. Llavors van manipular les condicions amb un generador de camp magnètic que desplaçava el nord magnètic cap al sud-est, és a dir, just al contrari d'on està en les condicions normals i què va passar? Oooops... els pitrojos van començar a fer els saltironets just en direcció contrària a la real:

A tot això van seguir dotzenes d'experiments de manipulació en els que es feia anar els ocells d'un costat a l'altre a voluntat, que demostraven sense cap mena de dubte que aquesta espècie i altres utilitzen el camp magnètic terrestre per orientar-se. Fantàstic! Meravellós! Demostrat! Però com sempre que en ciència obtenim una resposta, ens apareixen multitud de preguntes, i en aquest cas la pregunta és òbvia: com ho fan? on tenen el sentit? com ho perceben? A més, podem entendre coses relacionades amb sentits que nosaltres tinguem, com la vista i la oïda però un sentit que no tenim. Mhhh... "sentir" el camp magnètic terrestre?

Llarguíssims experiments van demostrar que el sentit estava en el cap ja que es va veure que els ocells feien "head scans" quan intentaven percebre el camp magnètic, movent el cap lateralment com si el volguessin "notar" amb el cap. Si els col·locaven en condicions de camp magnètic zero (per tant, no percebien magnetisme), triplicaven el nombre de moviments orientatius del cap, ja que estaven completament desorientats. No està malament, alguna cosa més sabem.

Més endavant, crec que cap a la dècada dels 1990s, es va descobrir que els ocells tenien uns cristalls de magnetita cap a la base del bec i al voltant de l'ull. Es van fer nombrosos experiments però no s'obtenien resultats concrets. A més, és obvi que estigui on estigui el receptor del camp magnètic haurà d'estar connectat a neurones que enviïn la informació al cervell, que és el qui haurà de processar-la per entendre-la i actuar en conseqüència (això no vol dir "pensar", el procés és instintiu però ha d'estar controlat pel cervell). Sembla que els cristalls de magnetita no estaven connectats a neurones, així que... malament.

Més endavant, eureka!, es va descobrir una cosa molt important: el sentit del magnetisme era depenent de la llum! És a dir, els ocells només perceben el magnetisme si hi ha llum. En la completa foscor no s'orienten, sigui quina sigui la direcció del camp magnètic.

A partir d'aquí es van començar a fer experiments: segons la longitud d'ona de la llum (color, per nosaltres) s'orienten o no. Entre la llum de longitud d'ona entre 373 nm i 565 nm (verd) són capaços d'orientar-se però a partir d'aquí ja no ho fan. És a dir, col·loquem els ocells en un entorn dominat per llum groga o vermella (per sobre de 565 nm) i ja no saben on són. Interessantíssim!

Molt bé. Continuem raonant. Si la llum els afecta decisivament, una hipòtesi molt raonable és que el sensor del camp magnètic estigui als ulls. I, efectivament, amb experiments de manipulació es demostra (tapant-los els ulls, etc.) que és aquí on hi ha els receptors i amb inspeccions anatòmiques es constata que tenen unes molècules anomenades criptocromes a la retina que estan connectades a neurones. S'acaba demostrant que les ocells, d'alguna manera, "veuen" el camp magnètic; no el perceben com per art de màgia, no el senten, senzillament, el veuen...



Amb més experiments, que ja no detallo per no complicar-ho massa, es comprova el següent:

  • El ocells perceben el camp magnètic veient un color, si miren cap al nord en veuen un i si miren cap al sud en veuen un altre.
  • La visió és tridimensional i proporciona informació sobre l'eix d'inclinació i la intensitat del camp.
  • Les neurones estan connectades a una regió del cervell anomenada cluster N, una zona activa principalment de nit de la part frontal del cervell que processa informació lumínica (diferent de l'occipital, que és on va la visió normal, les imatges)
  • La orientació pel camp magnètic està lateralitzada en el cervell, és a dir, només es processa en un hemisferi que fins ara s'ha vist que és l'esquer
  • L'ull dret és el que està connectat a l'hemisferi esquer i, per tant, la visió del camp magnètic només està present en l'ull dret.

Toma ya! Els ocells veuen el camp magnètic terrestre amb l'ull dret!

Per tant, ara que hem vist que perceben el camp magnètic amb un sentit que nosaltres també tenim, ens podem imaginar què fa un ocell en una nit de tardor en la que el seu instint li diu que s'ha de posar en marxa:

Mira l'horitzó a la posta de sol o quan entra la nit, en penombra; veu una gradació de colors que se sobreposen a la seva visió normal de la imatge en la gamma de verd, blau i magenta; en la seva visió tridimensional, veu aquests colors diferents segons a la distància que estiguin; sap interpretar aquesta informació i veu on està l'eix nord-sud; i aixeca el vol i se'n va, decidit, cap a la direcció exacta i precisa que li diu el seu instint.

Veieu com té sentit preguntar-li a un ocell de quin color és un camp magnètic?

Bon birding!







16 comentaris:

  1. Molt curiós, mira que són intel·ligents els ocells eh!
    Sóc la petita ornitòloga de l'altre dia, però amb 14 anys i el meu regal d'aniversari ha estat: anar al delta birding festival. M'ha fet molta il·lusió i espero veure't per allà.
    Salutacions.

    ResponElimina
    Respostes
    1. Molt bé! Jo estic plenament posat en l'organització del Festival, o sigui que m'hi trobaràs segur. M'alegrarà que ens trobem. I per cert, ja que hi vas mira la cursa ORNITHO-SWAROVSKI en la que pots guanyar uns prismàtics de 2,300€ al festival. Mira com entrar llistes completes d'ocells a www.ornitho.cat i podràs participar en el sorteig.
      Ens veiem!

      Elimina
  2. Fantàstic Abel, et felicito, els teus articles no tenen desperdici.
    Aquest em genera mil dubtes, però tranquil, podré dormir aquesta nit amb ells, no em trauràs el son! Ara bé, deixa'm que te'n plantegi almenys un, que alguna cosa em falla. Jo tenia entès que la visió tridimensional s'aconsegueix amb els dos ulls. Com és que poden tenir una visió tridimensional del camp magnètic si només el veuen per l'ull dret?

    Jo no crec que baixi al Delta perquè dissabte treballo tot lo dia. Espero que tingueu bon temps i bon birding! ;)

    ResponElimina
    Respostes
    1. Mhhh... Bona observació. M'has fet rumiar una estona. Tornaré a mirar l'article on descriu aquesta visió com a tridimensional. De tota manera, la visió binocular el què fa és que pots enfocar millor els objectes que amb la visió monocular i per tant, apreciar millor les distàncies però no crec que sigui la condició estricte per percebre l'espai com a tridimensional.
      El què diuen els autors és que el color que veu l'ocell varia segons la distància de lo que mira però, com dic, miraré de nou l'article. Ja ho sabem, en ciència, cada resposta genera encara més preguntes...
      Gràcies per l'observació!

      Elimina
    2. Crec que la resposta a la pregunta del Quim, és que de fet, igual que els humans, els ocells no veuen amb els ulls, sinó amb el cervell, que és on es construeix la visió tridimensional i la imatge de la realitat. L'ull només transmet informació. Poca gent té en compte que de fet la imatge arriba a la retina al revés degut a l'efecte de les lents (cristal·lí i cornea) naturals, i és el cervell el que la posa del dret. A un borni o a algú amb l'ull gandul, veu perfectament en tres dimensions perquè el cervell ha après a interpretar la informació que li envia el seu únic ull. Si et tornessis borni ho passaries una temporada malament, però al final el teu cervell aprendria a processar-ho i acabaries veient la realitat igual que quan tenies dos ulls. Apa, bon birding!

      Elimina
    3. Xavier, crec que ho has clavat. És clar! Això m'ha recordat l'experiment de les ulleres invertides de Stratton. Va fer unes ulleres que ho capgiraven tot al revés i veia el món de cap per avall. Després d'anar uns dies amb les ulleres permanentment posades durant uns dies, ja ho veia tot del dret normalment. El cervell s'havia adaptat i li feia veure l'espai de la forma adequada per moure's correctament. Increïble!
      Gràcies per l'aportació.

      Elimina
  3. Si se'm permet una aportació, crec que en part, tots teniu raó. És cert i evident que és el cervell qui processa les imatges i, per tant, amb un sol ull podem calcular les distàncies, i això deu ser -no ho sé- el que passa amb els ocells i el camp magnètic. Però també cal considerar que el fet de veure-hi amb dos ulls enlloc de amb un de sol ajuda molt, és un avantatge mecànic que facilita la feina del cervell, sobretot a distàncies curtes.
    Molt probablement un borni pugui calcular també les distàncies, però ben segur que no ho farà mai amb la precisió de qui hi veu amb els dos ulls.
    Si fos totalment innecessària la coincidència de dos ulls per a veure-hi bé potser tots els animals, inclosos nosaltres, hi veuríem com les becades, sens dubte és un avantatge veure-hi per tots els angles sense haver de girar el cap.

    ResponElimina
    Respostes
    1. Per cert, espero que ens veurem també al DeltaBirding!

      Elimina
    2. Afegeixo encara més al debat, inesperat per mi. La majoria d'éssers vius, i els humans especialment, tenim un excés de recursos que ens permeten no viure al límit i adaptar-nos si l'ecologia, la malaltia o el que sigui ens posen en allò que se'n diu estrés. Per entendre'ns, amb un quart de fetge i tres-quarts de ronyó i un sol colló, podem anar tirant tranquil·lament, però el dia que tinguem una malaltia del ronyó ens n'adonaríem més aviat. Els dos ulls evidentment amplien el camp de visió, permeten veure més preses i més depredadors, però amb un sol ens podem manegar molt bé.
      Altrament, hi ha una forma de daltonisme en que els afectats només veuen en blanc i negre, són incapaços de veure els colors. Es va inventar un aparell que es posa al cap com un tercer ull que registra les ones magnètiques que emeten els objectes i les transformava en sons, de manera que l'individu podia discriminar els colors, en certa manera, els veia. Penso que amb els camps magnètics i els ocells passa el mateix, al cap i a la fi, estem parlant d'ones electromagnètiques, no?

      Elimina
    3. Mhhh... però aquí la comparació no em quadra. L'invent pels humans et transforma les ones electromagnètiques en so, mentre que en els ocells continua entrant per la vista (i, òbviament, sempre hi ha el cervell darrere que ho processa). És a dir, aquests daltònics escoltaven un so diferent segons el color que tinguessin davant i s'ho aprenien. En l'ull la longitud d'ona del color es converteix al cervell en la imatge del color que nosaltres veiem.
      Tot és molt curiós i complicat... :-)

      Elimina
    4. Penso que com analogia funciona, però certament no és el mateix. Iniciarem una nova branca de la filosofia, l'epistemiologia dels ocells, no és cap broma. Com percep el món un ocell? Heus aquí una gran pregunta.

      Elimina
  4. Sí, crec que tot el què s'ha dit complementa uns a altres. Realment, com dius, la visió binocular ajuda molt. M'alegro de no tenir els ulls com un becada, encara que tingués un camp de visió de 360ª... :-)
    Ens veiem al DBF. Ja has vist aquesta aplicació, per veure quines probabilitats tens de guanyar els prismàtics?
    http://apps.ornitologia.org/ornitho/cursa/
    Salut!

    ResponElimina
    Respostes
    1. Hola Abel, tan de bo pugui venir al DBF, per cert, hem coincidit tots dos escrivint sengles articles al suplement del diumenge del diari ARA. Quina gràcia tu.

      Elimina
    2. Ooops... No l'he vist. Vaig mirar que el meu hagués sortit bé i no vaig tenir temps de llegir res més del diari. Aquest vespre el miro!

      Elimina
  5. Caram, quin nivell!
    Ho tenia mal entès, està clar! Se m'escapen masses coses, la veritat, però bé, sempre s'aprenen cosetes. Merci per les explicacions!

    ResponElimina
    Respostes
    1. L'important és aprendre tots de tots. Salut!

      Elimina