El olfato desempeña un papel dominante en muchos aspectos de la ecología de los mamíferos, incluyendo la alimentación, el apareamiento y la comunicación social. Muchos mamíferos utilizan feromonas y otras señales olfativas para comunicar la información sobre su estado, territorio, identidad o estado reproductivo del individuo o del grupo; tanto entre individuos de la misma especie como de especies distintas.
Estas señales proceden de la orina, las heces, o de secreciones producidas por glándulas específicas.
Algunas especies además, como ocurre con las mofetas (Mephitidae) utilizan estos recursos como métodos defensivos contra posibles predadores especialmente sensibles a determinadas sustancias químicas.
Por regla general, la capacidad auditiva de los mamíferos está bien desarrollada, llegando en algunas especies a ser el más importante de los órganos de los sentidos. Algunas especies, sin embargo, disponen de una capacidad auditiva mermada como es el caso de las musarañas.
Además, muchas de las especies de la clase tienen capacidad vocal, esto es que son capaces de emitir distintos sonidos con significados concretos. El hombre (Homo sapiens) es la especie que más ha desarrollado este aspecto. Pese a esto, paradójicamente, la especialización ha dado lugar a la incapacidad de comunicarse vocalmente entre individuos de la misma especie, por el desarrollo de diferentes idiomas.
La comunicación oral es usada en multitud de situaciones: la comunicación habitual entre madres e hijos, entre compañeros de grupo o incluso parejas eventuales, y además en numerosos contextos sociales como puede ser para comunicar la identidad del individuo o del grupo, alarmar de la presencia de depredadores, agresiones directas, defensa de territorios, así como en el cortejo y otros aspectos de la reproducción.
Los mamíferos también perciben su ambiente a través de sensaciones táctiles tanto en el pelo como en la piel. Existen además pelos especializados (las barbas, bigotes o más correctamente vibrisas) con una función sensorial, que permiten a un animal saber cuándo está en contacto con un objeto en su ambiente externo.
La piel es también un importante órgano sensorial, con porciones de la misma especialmente sensibles a los estímulos táctiles, ayudando en funciones específicas como la alimentación, como es el caso de los dedos de los primates o los tentáculos nasales del topo estrellado.
El tacto también tiene muchas funciones relacionadas con la comunicación, y se asocia a menudo al comportamiento social como ocurre en el cortejo de muchas especies, entre ellas el hombre.
La visión está bien desarrollada en una gran cantidad de mamíferos, aunque en algunas otras es secundario o casi nula como ocurre en el caso de los animales subterráneos, acuáticos o voladores.
Muchos animales nocturnos tienen ojos relativamente grandes, bien desarrollados. La visión puede ser importante en la alimentación, los desplazamientos, el control horario o estacional, la comunicación, y casi todos los aspectos del comportamiento y de la ecología de los mamíferos.
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