De koffers zijn gepakt, de auto ingeladen, de grote zomertrek kan weer beginnen; naar zonniger streken of juist de koelte van de bergen, naar stad of platteland. Waarheen de reis ook leidt, één ding moet altijd mee, en dat is een middel om te bepalen waar we zijn en hoe we ergens anders kunnen komen. Door de eeuwen heen hebben we daar steeds vernuftiger middelen voor uitgevonden: na kaart en kompas nu TomTom. Dieren daarentegen vinden de weg op hun gevoel. Postduiven vliegen van honderden kilometers verderop terug naar de til waar ze wonen. Een zalm zwemt ogenschijnlijk moeiteloos vanuit de oceaan naar precies die plek in de rivier waar zijn leven jaren eerder begon. Waarom moeten wij in de weer met wegenkaarten, routeplanners en gps, terwijl veel dieren feilloos de weg weten te vinden?

In hun nieuwe boek Nature’s compass beschrijven de Amerikaanse bioloog James Gould en wetenschapsauteur Carol Grant Gould een palet aan oriëntatie- en navigatiestrategieën die dieren toepassen. Veruit het meeste onderzoek daarnaar – ook door James Gould zelf – is gedaan naar postduiven, want als die ergens worden losgelaten vliegen ze zomaar terug naar huis. Dat klinkt heel simpel, maar is het helemaal niet.

Ze moeten niet alleen weten welke kant hun til op is: richtingsgevoel, maar ook waar ze zijn: plaatsgevoel, of map sense, zoals Gould het noemt.

Het leuke, en mysterieuze, is dat duiven dat doen met iets waar mensen zich niets bij kunnen voorstellen. Ze voelen het magnetisch veld van de aarde. De noord- en de zuidpool zijn sterke magneten, en net als een kompas vinden duiven nauwkeurig het noorden – net als het oosten, noordwesten en zuidwestzuiden. Dat is ontdekt door hun kleine magneetjes op de rug te binden en ze dan los te laten. Terugvliegen naar hun til lukt hen dan niet meer.

Zalmenneus

Maar met aanvoelen waar het noorden is, zijn duiven er nog niet. Zonder kaart of navigatietechnologie weten ze ook altijd waar ze zélf zijn, zelfs al worden ze vervoerd in een afgesloten mand en losgelaten op een plek waar ze nog nooit eerder waren. Wat die map sense precies is, hoe die werkt en of er één mechanisme achter zit, daarover zijn wetenschappers het niet eens. Hoe dan ook is dat plaatsgevoel te vergelijken met onze gps: het is een systeem dat waarschijnlijk aan de hand van de stand van de zon en de richting en intensiteit van het aardmagnetisch veld kan bepalen waar op aarde de duif zich bevindt.

Zalmen hebben ook zo’n map sense. Elke zalm komt ter wereld in een rivier, waar hij een tijdje verblijft voordat hij als puber naar zee vertrekt. Daar zwemt hij een paar jaar rond en zet dan weer koers naar zijn thuisrivier om zich daar voort te planten. Dat kan duizenden kilometers zwemmen zijn, soms ver een zijtak van de rivier in. Om de juiste rivier te vinden gebruikt hij zijn interne gps; daarmee zoekt hij de coördinaten van de plek waar zijn thuisrivier uitkomt in de zee. Die heeft hij onthouden doordat hij er eerder in zijn leven een tijdje ronddobberde om aan het zoute water te wennen alvorens hij het zeegat koos. Eenmaal in de rivier schakelt de zalm over op zijn reukzin. De geuren van zijn geboorteplek staan in zijn geheugen gegrift, dus hij zwemt net zo lang tegen de stroom op tot hij terug is op de plaats waar zijn leven ooit begon. En daar is het nu zijn beurt om zichzelf voort te planten.

Koersen op de zon

Behalve de precieze werking van de map sense is het ook nog een mysterie hoe duiven, net als andere vogels en dieren als zeeschildpadden en dolfijnen, dat aardmagnetisme precies voelen. In 2007 leek een Duitse onderzoeksgroep de oplossing te hebben gevonden: duiven hebben ijzerdeeltjes in de uitlopers van zenuwen in de snavel en die geven de magnetische informatie door aan het brein. Maar helaas is die bevinding onlangs onderuitgehaald: er zitten op die plek geen zenuwen, en mini-ijzerdeeltjes heeft een duif overal in zijn lijf. Wat dit jaar wel is ontdekt, met hersenonderzoek, zijn cellen in de hersenstam van de duif die reageerden op de richting en intensiteit van magnetische velden en op de positie van de noord- en zuidpool. Maar het blijft nog onduidelijk hoe die hersencellen precies aan hun informatie komen.

De voornaamste leidraad van duiven is niet het aardmagnetisch veld, maar de zon, wat voor de meeste vogels geldt. Breng een duif naar een plek ten noorden van zijn til en laat hem om twaalf uur ’s middags los, dan vliegt hij recht naar de zon toe, want thuis is naar het zuiden. Er zijn grappige experimenten uitgehaald door de biologische klok van de duif in de war te brengen. Zorg je dat hij denkt dat het zes uur ’s ochtends is en laat je hem om twaalf uur vrij, dan vliegt hij niet naar het zuiden maar naar het westen. Om zes uur ’s ochtends zou hij de zon namelijk links van zich moeten houden om goed naar zijn til in het zuiden te vliegen. Maar omdat het in het echt twaalf uur is en de zon in het zuiden staat, vliegt hij verkeerd. Heel jonge duiven zijn zo niet in de war te brengen. Zij vliegen direct recht naar huis, ook als hun biologische klok niet gelijkloopt met de eigenlijke tijd. Daardoor weten we dat het aangeboren richtingsgevoel van duiven is gebaseerd op het aardmagnetisch veld, en dat ze later leren om op de zon te koersen.

Mentale kaart van de omgeving

Sommige beesten overtreffen de kunsten van de postduif rijkelijk en migreren de halve aardbol over. Bultrugwalvissen zwemmen in kaarsrechte lijnen van Brazilië naar de zuidpool en terug, monarchvlinders fladderen van Canada naar Mexico en twee generaties later gaat het de andere kant op. De boerenzwaluw broedt op het noordelijk halfrond en overwintert ten zuiden van de evenaar.

Zo raadselachtig als het allemaal soms lijkt, zo gewoon zijn dieren toch ook wel weer. Soms zijn het zelfs net mensen, die in hun hoofd een plattegrond maken van waar ze zijn. Duiven slaan bijvoorbeeld ook op in hun geheugen wat ze onderweg zien. En omdat ze vaak in de buurt van hun til rondvliegen, leren ze die omgeving goed kennen. Duidelijk zichtbare herkenningspunten onthouden ze en ze gebruiken die om te navigeren. Snelwegen bijvoorbeeld, zo bleek uit Italiaans onderzoek; ze weten zelfs welke afslag ze moeten nemen om thuis te komen. En om hun favoriete snelweg te pakken vliegen ze graag een stukje om.

Onderzoek met knaagdieren, vissen en zelfs insecten als bijen en spinnen laat zien dat allerlei dieren een mentale kaart kunnen hebben van hun omgeving wanneer ze die goed kennen. Men ontdekte wel een sekseverschil. Rattenvrouwtjes onthouden hun route aan de hand van herkenningspunten, mannetjesratten doen dat door bij elke bocht de hoek die ze maakten in hun geheugen op te slaan.

James Gould en Carol Grant Gould, Nature’s compass, Princeton University Press, $ 29,95[/wpgpremiumcontent]