Δισεκατομμύρια πουλιά που ανήκουν σε περίπου 200 είδη, από σπουργίτια μέχρι μεγάλες χήνες, ταξιδεύουν προς τον βορρά κάθε άνοιξη, για να αναπαραχθούν, κάνοντας το φθινόπωρο το ταξίδι της επιστροφής για να ξεχειμωνιάσουν στον νότο. Το ταξίδι αυτό απαιτεί μεγάλες ποσότητες ενέργειας και εκθέτει τα αποδημητικά πουλιά σε επικίνδυνες καιρικές συνθήκες. Ο κίνδυνος θανάτου είναι μεγάλος. Ωστόσο, αυτά τα ταξίδια επιτρέπουν στα πουλιά να εκμεταλλευτούν τις εποχιακές συνθήκες σε κάθε περιβάλλον. Ο ατελείωτος καλοκαιρινός ήλιος στην Αρκτική επιτρέπει την ανάπτυξη πλούσιας βλάστησης, μεγάλων σμηνών εντόμων και μεγάλων πληθυσμών ψαριών, που τρέφονται από το εποχιακό φούντωμα του ζωοπλαγκτόν. Ταυτόχρονα, κάνει πιο εύκολη τη θήρα από τα πουλιά, καθώς μπορούν να βλέπουν τα θηράματά τους σχεδόν όλη τη μέρα, ενώ και οι θηρευτές των πουλιών είναι πιο δύσκολο να πλησιάσουν τις φωλιές τους απαρατήρητοι.

Οι επιστήμονες από καιρό αναρωτιούνται πότε τα πουλιά άρχισαν αυτά τα εκπληκτικά ταξίδια. Νέα απολιθώματα που βρέθηκαν στην Αλάσκα, αρχίζουν να δίνουν απαντήσεις. Εχοντας ηλικία 73 εκατομμυρίων ετών, προερχόμενα δηλαδή από την Υστερη Κρητιδική περίοδο, 8 εκατομμύρια χρόνια πριν την εξαφάνιση των δεινοσαύρων, τα απολιθώματα αυτά αποτελούν το πιο πρώιμο υλικό που διαθέτουμε για τα πουλιά σε πολικά γεωγραφικά πλάτη. Τα απολιθώματα δείχνουν πως πρώιμα πτηνά μπορεί να ταξίδευαν έως τον Βόρειο Πόλο για να γεννήσουν και να αναθρέψουν τους απογόνους τους.

Για να πραγματοποιήσουν το μαραθώνιο ταξίδι προς την Αρκτική, τα πουλιά χρειάζονται δύναμη, αλλά και ανατομικές και συμπεριφορικές προσαρμογές για ένα τόσο μακρύ ταξίδι. Το αρκτικό γλαρόνι για παράδειγμα είναι θαύμα αποδοτικότητας. Ο σκελετός του είναι ελαφρύς, εν μέρει γεμάτος με αέρα, επιτρέποντάς του να γλιστρά στον αέρα για μεγάλες αποστάσεις, χωρίς να καταναλώνει ενέργεια για να χτυπά τα φτερά του. Μπορεί να τρώει εν πτήσει, πιάνοντας ψάρια από την επιφάνεια του ωκεανού και μπορεί να κοιμάται ενόσω γλιστρά στον αέρα.

Τα αποδημητικά πουλιά πρέπει να είναι και καλοί πλοηγοί, ώστε να φτάσουν στον τόπο αναπαραγωγής. Οι ακριβείς μέθοδοι με τις οποίες τα πουλιά βρίσκουν τον δρόμο τους παραμένουν σε μεγάλο βαθμό μυστηριώδεις. Γνωρίζουμε ότι είναι ένας συνδυασμός από χαρακτηριστικά του εδάφους, της θέσης του Ηλιου, του φεγγαριού και των άστρων, του γήινου μαγνητικού πεδίου και χαρακτηριστικών οσμών. Σε αρκετά είδη φαίνεται ότι παίζει ρόλο και η εκμάθηση, καθώς τα πουλιά που αποδημούν για πρώτη φορά ταξιδεύουν μεν προς τη σωστή γενική κατεύθυνση, αλλά τα πιο έμπειρα πουλιά χρησιμοποιούν διακριτικά σημεία στο έδαφος για να ακολουθήσουν μια πιο αποδοτική διαδρομή.

Η ανακάλυψη απολιθωμάτων πουλιών στην Αρκτική είναι δύσκολη υπόθεση, λόγω των καιρικών συνθηκών, της απόστασης από τον πολιτισμό, αλλά και επειδή τα οστά των πουλιών είναι πολύ λεπτά και εύθραυστα, με αποτέλεσμα σπανίως να απολιθώνονται. Εξετάζοντας τα δυσεύρετα αυτά απολιθώματα από την Αλάσκα, οι επιστήμονες έπρεπε να βρουν τρόπο να διακρίνουν αν ανήκαν σε αποδημητικά πουλιά ή σε πουλιά που κατοικούσαν μόνιμα εκεί. Η μεγάλη πλειοψηφία των πουλιών που σήμερα συναντώνται σε πολικές περιοχές μεταναστεύουν σε νοτιότερες περιοχές μετά την περίοδο αναπαραγωγής. Θεώρησαν λοιπόν ότι αν έβρισκαν απολιθώματα νεογέννητων πουλιών, ειδών που συναντώνται και σε νότια γεωγραφικά πλάτη, αυτό θα σήμαινε ότι τα πουλιά ίσως ταξίδεψαν στην Αρκτική για να αναπαραχθούν.

Η περιοχή Πρινς Κρικ της Αλάσκας, όπου εντοπίστηκαν τα απολιθώματα ενήλικων και νεογέννητων πουλιών ορνιθουρίνων, βρίσκεται σήμερα σε γεωγραφικό πλάτος 70 μοιρών. Πριν από 72,8 εκατομμύρια χρόνια, όμως, βρισκόταν βορειότερα στις 80-85 μοίρες, δηλαδή σχεδόν στον Βόρειο Πόλο. Τα καλοκαίρια εκεί θα πρόσφεραν περίσσιο φως και επαρκή θερμότητα. Για τους μόνιμους κατοίκους υπήρχε βέβαια και μια τετράμηνη περίοδος πλήρους σκοταδιού, παγωνιάς και χιονιού. Οι παλαιοντολόγοι ήξεραν ήδη από το 1983 ότι στην περιοχή αυτή ζούσαν πολλοί δεινόσαυροι και η ανακάλυψη απολιθωμάτων αβγών και νεογέννητων δεινοσαύρων απέδειξε ότι οι δεινόσαυροι ήταν μόνιμοι κάτοικοι της περιοχής. Δίπλα στα απολιθώματα των δεινοσαύρων βρέθηκαν και τα απολιθώματα νεογέννητων πουλιών. Τουλάχιστον τρία είδη πουλιών συγκατοικούσαν με τους επί εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια κυρίαρχους της Γης. Τα πουλάκια ήταν σε καλύτερη θέση να αυτονομηθούν γρήγορα από τους γονείς τους, καθώς είχαν προκύψει από ένα εξελικτικό πλεονέκτημα: Το μεγαλύτερο αβγό που γεννούσαν οι εξελιγμένοι συγκριτικά με τα άλλα πουλιά γονείς τους.

Εκτός από τις ορνιθουρίνες, τουλάχιστον δύο ακόμη είδη πτηνών γεννούσαν τα μικρά τους στην Αρκτική: Οι εσπερορνιθίνες και οι παρόμοιες με τα γλαρόνια ιχθυορνιθίνες. Βεβαίως η αναπαραγωγή στην Αρκτική δεν εγγυάται ότι τα πουλιά ήταν αποδημητικά και έρχονταν εκεί το καλοκαίρι από νοτιότερα μέρη. Γι' αυτό οι ερευνητές εξέτασαν αν θα μπορούσαν να κάνουν ένα τέτοιο ταξίδι. Τα πτηνά της Ιουρασικής περιόδου δεν μπορούσαν να πετάξουν μακριά, καθώς δεν είχαν ακόμη αναπτύξει πολλά από τα χαρακτηριστικά των σύγχρονων πουλιών, που τους επιτρέπουν να πετούν με επιδεξιότητα και αποδοτικότητα. Στο πέρασμα των αιώνων, οι κοκάλινες ουρές, κληρονομιά των δεινοσαύρων, έγιναν πιο κοντές και τα άκρα των δακτύλων χάθηκαν από τα φτερά. Οι ορνιθοθώρακες της Κρητιδικής περιόδου, στους οποίους ανήκουν και τα πουλιά του Πρινς Κρικ, είναι τα πρώτα πουλιά που διέθεταν πλήρη «πτητικό εξοπλισμό».

Οι ορνιθοθώρακες χωρίζονται σε δύο ομάδες: Τις εναντιορνιθίνες και τις ορνιθουρίνες. Οι εναντιορνιθίνες αποτελούσαν την πλειοψηφία των πουλιών κατά το μεγαλύτερο μέρος της Κρητιδικής περιόδου. Οι ορνιθουρίνες, που περιλαμβάνουν και τα σύγχρονα πουλιά, ήταν σπάνιες στα Κρητιδικά οικοσυστήματα και συναντιόνταν μόνο σε υδρόβια περιβάλλοντα. Κανένα απολίθωμα εναντιορνιθίνας δεν βρέθηκε στην Αρκτική έως τώρα.

Οι ερευνητές θεωρούν πως μια αιτία μπορεί να ήταν η ύπαρξη χάλαζας στα αβγά των ορνιθουρίνων, αλλά όχι και στα αυγά των εναντιορνιθίνων. Χάλαζα είναι ο ινώδης ιστός, που συγκρατεί τον κρόκο σε μια σταθερή θέση μέσα στο ασπράδι και λειτουργεί σαν αμορτισέρ. Η χάλαζα προστατεύει το έμβρυο όταν τα πουλιά γυρίζουν το αυγό κατά το κλώσημα. Τα αυγά των ερπετών δεν διαθέτουν χάλαζα και γι' αυτό καταστρέφονται αν περιστραφούν κατά την ανάπτυξη του εμβρύου. Πέρα απ' το ότι λόγω βάρους και άλλων παραγόντων δεν θα μπορούσαν να κλωσήσουν, αυτός είναι ο λόγος που τα ερπετά, όπως έκαναν και οι δεινόσαυροι, θάβουν τα αυγά τους κατά το μεγαλύτερο μέρος σε κάθετη θέση μέσα στο έδαφος. Οι εναντιορνιθίνες πρέπει να έκαναν το ίδιο. Αλλά το αυγό μέσα στο κρύο έδαφος της Αρκτικής δεν μπορεί να αναπτύξει το έμβρυο έγκαιρα ώστε το νεογέννητο να δυναμώσει αρκετά για να μπορέσει πριν έρθει ο χειμώνας να μεταναστεύσει.

Η ανθρώπινη αίσθηση της αφής ίσως να είναι το κοντινότερο ανάλογο στην εμπειρία που δημιουργεί στα δελφίνια η ικανότητα ηχοεντοπισμού που διαθέτουν, σύμφωνα με πρόσφατη επιστημονική μελέτη. Συνήθως αντιλαμβανόμαστε τον ηχοεντοπισμό ως «όραση» μέσω του ήχου, δηλαδή αντίληψη των ηχητικών σημάτων ως ενός κόσμου εικόνων, σαν αυτόν που δημιουργεί ο ανθρώπινος οπτικός φλοιός. Οπως οι συσκευές σόναρ, που μετατρέπουν τα ηχητικά κύματα σε οπτικές αναπαραστάσεις, τα ζώα ηχοεντοπιστές εκπέμπουν ήχους και μετά αποκωδικοποιούν την ηχώ αυτών των κυμάτων που συλλαμβάνουν. Οταν Σοβιετικοί ερευνητές τις δεκαετίες του 1970 και 1980 έκαναν σχετικά πειράματα με δελφίνια, διαπίστωσαν εγκεφαλική δραστηριότητα στον οπτικό φλοιό τους, την ώρα που τα ζώα άκουγαν ήχους.

Το τμήμα του φλοιού του εγκεφάλου που επεξεργάζεται τις εικόνες είναι γειτονικό με εκείνο για την επεξεργασία των ακουστικών ερεθισμάτων. Με τη σύγχρονη τεχνολογία μεγαλύτερης ακρίβειας η εικόνα αλλάζει, καθώς παρότι δεν μπορούμε ακόμη να μεταφράσουμε τον ηχοεντοπισμό με ανθρώπινους όρους, τα νέα ευρήματα προσανατολίζουν στη μεταφορά: «αφή» μέσω του ήχου. Ο ηχοεντοπισμός στα δελφίνια λειτουργεί διαφορετικά απ' ό,τι ο ανθρώπινος ηχοεντοπισμός, ο οποίος για όσους μαθαίνουν τη σχετική τεχνική υπόκειται σε επεξεργασία κυρίως στον οπτικό φλοιό.

Για να εντοπίσουν τους νευρικούς μηχανισμούς πίσω από τον ηχοεντοπισμό των δελφινιών, οι ερευνητές σύγκριναν τους εγκεφάλους τριών ειδών δελφινιών με τον εγκέφαλο μιας συγγενικής με αυτά φάλαινας, που δεν διαθέτει όμως ηχοεντοπισμό. Μέτρησαν τη διάχυση των μορίων νερού κατά μήκος των νευρικών ινών, για να καταλάβουν καλύτερα ποια τμήματα του εγκεφάλου αλληλεπιδρούν. Δεν διαπίστωσαν κάτι ιδιαίτερο να συμβαίνει στον οπτικό φλοιό των δελφινιών. Αντίθετα την προσοχή τους τράβηξε η δραστηριότητα μεταξύ κάτω διδύμιου και παρεγκεφαλίδας.

Στα δελφίνια, όπως και στους ανθρώπους, το κάτω διδύμιο είναι περιοχή μετάδοσης των ακουστικών ερεθισμάτων που μπαίνουν στα αυτιά και η παρεγκεφαλίδα είναι η περιοχή που οι πληροφορίες από τις αισθήσεις και τις κινήσεις του σώματος συνδυάζονται για τον γρήγορο υπολογισμό της επόμενης καλύτερης κίνησης, που πρέπει να γίνει. Οποτε πρέπει να κινηθούμε γρήγορα και αποφασιστικά, χωρίς πολλή σκέψη, αναλαμβάνει η παρεγκεφαλίδα. Οι ερευνητές διαπίστωσαν τέτοια δραστηριότητα μόνο στα δελφίνια και όχι στη φάλαινα. Ο ηχοεντοπισμός φαίνεται να εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ικανότητα ακριβούς κινητικού ελέγχου, που διαθέτει η παρεγκεφαλίδα, και τον κύκλο ανάδρασης που προκαλεί ανάμεσα στην αίσθηση και την κίνηση. Κάθε φορά που κινούνται παίρνουν διαφορετική ανατροφοδότηση και κάθε φορά που αλλάζει η ανατροφοδότηση, αλλάζουν την κίνησή τους.

Κάτι άλλο που κάνει τον ηχοεντοπισμό των δελφινιών να μοιάζει περισσότερο με την αφή παρά με την όραση είναι ότι η ακτίνα σόναρ των δελφινιών είναι πολύ στενότερη από το οπτικό μας πεδίο. Ενώ εμείς μπορούμε να δούμε οπτικό πεδίο 180 μοιρών με μια ματιά, τα δελφίνια κινούν την ακτίνα τους από δω κι από κει, οικοδομώντας σταδιακά τη χωρική κατανόηση του περιβάλλοντός τους, όπως ένας άνθρωπος που ψάχνει μέσα στο σκοτάδι τα κλειδιά του, που έχουν πέσει στο πάτωμα. Φυσικά δεν πρέπει να θεωρηθεί ότι οπωσδήποτε είμαστε ικανοί να κατανοήσουμε πλήρως πώς είναι η εμπειρία του ηχοεντοπισμού, αλλά και άλλων αισθήσεων που διαθέτουν ορισμένα ζώα, αλλά όχι ο άνθρωπος. Μπορούμε να βρούμε μόνο αναλογίες που φέρνουν τις αισθήσεις αυτές πιο κοντά στις δικές μας.