L'orientation des oiseaux grâce aux sens olfactifs
Selon l'hypothèse olfactive, chaque aire géographique pourrait être caractérisée par une « odeur », des substances volatiles de composition bien particulière, à laquelle seraient sensibles les oiseaux.
Au cours de ses premiers mois au pigeonnier, un jeune pigeon apprendrait à associer la direction des différents vents soufflant sur le site du pigeonnier à l'odeur qu'ils transportent provenant de sites distants et variés. Il établirait ainsi une « carte géographique olfactive » de la région entourant son pigeonnier. C'est ainsi que plus tard, transporté pour la première fois vers un site d'odeur donné, il déterminerait la direction associée à cette odeur au moyen de son centre cartographique olfactif, et se dirigerait dans la direction opposée à l'aide de sa boussole solaire ou magnétique.
On a du mal à imaginer que les pigeons puissent percevoir et reconnaître une odeur originaire de régions lointaines. L'explication olfactive s'appuie avant tout sur le fait que, privés d'odorat de manière définitive, les pigeons lancés d'un site non familier ont non seulement une mauvaise orientation initiale, mais aussi un temps de retour au pigeonnier très supérieur à celui de pigeons «témoins » (la plupart d'entre eux se perdent lorsque le lieu du lâcher est distant de plus de 50 km du pigeonnier).
En revanche, les pigeons sans odorat fonctionnel restent tout à fait capables de s'orienter à partir de sites familiers, même distants. La privation d'odorat ne les traumatise donc pas. Ils utilisent dans ce cas leur carte mentale visuelle de la région déjà visitée, et n'ont pas besoin de faire le point à l'aide d'une autre carte.
Pour vérifier l'hypothèse olfactive, Papi et ses collaborateurs, ainsi que Hans Wallraff en Allemagne, Silvano Benvenuti et Irene Brown aux Etats-Unis, ont réalisé de nombreuses expériences au cours desquelles « l'information » apportée par les vents était manipulée. Les pigeons étaient élevés dans des volières ouvertes à des vents provenant de certaines directions seulement, ou équipées de parois « déflectrices de vents », ou ils recevaient périodiquement une odeur artificielle émise à quelques mètres de la volière, etc.
Dans toutes ces situations sauf une, l'orientation des sujets était conforme aux prédictions théoriques. Il semblerait que certaines espèces (notamment les pigeons et les oiseaux de mer) soient capables de constituer une carte des odeurs atmosphériques, et ainsi d’associer différentes odeurs apportées par le vent avec la direction indiquée par leurs compas biologiques. Cela prouve donc que les oiseaux sont sensibles aux odeurs de leur environnement et s’en servent pour s’orienter.