Nächtliche Wirbelstürme
Fledermäuse schaffen kleine Wirbel, um Aufwind zu bekommen
Die kleinen Flattertiere haben einen schlechten Ruf; als Geschöpfe der Nacht wurden sie dämonisiert, sie gelten als teuflische Gehilfen oder blutsaugende Ungeheuer. Dabei sind sie faszinierende Geschöpfe, die über erstaunliche Fähigkeiten verfügen. Das verdeutlichen jetzt wieder neue Studien über die Flugkünste der Fledermaus.
Vielen Menschen in Europa sind die Fledermäuse immer noch unheimlich. Graf Dracula und seine vampirischen Gefährten können sich angeblich in diese Nachttiere verwandeln – und sie werden überhaupt gerne als Symbole für das Böse, das Unheimliche oder den Tod verwendet. Ihre Fähigkeit, im Flug selbst bei völliger Dunkelheit geschickt jedem Hindernis auszuweichen, erschien unseren Vorfahren – und manchen Zeitgenossen – ziemlich dämonisch.
Die zoologische Systematik teilt die Fledertiere (Chiroptera) in die Unterordnungen der in den Tropen vorkommenden Flughunde (Megachiroptera) und Fledermäuse (Microchiroptera) auf. Umgangssprachlich werden aber meist alle schlicht als Fledermäuse bezeichnet.
Heute sind viele der 900 Fledermausarten weltweit vom Aussterben bedroht, auch die fast 40 in Europa beheimateten Arten stehen mittlerweile unter Schutz (vgl. Abkommen zur Erhaltung der europäischen Fledermauspopulationen, EUROBATS. Das Hauptproblem ist die Vernichtung ihres Lebensraums.
Zuletzt sorgte in Deutschland die Kleine Hufeisennase für einige Schlagzeilen. Sie konnte zwar den Bau der Waldschlösschenbrücke im Unesco-Welterbe Dresdner Elbtal nicht verhindern, aber zumindest bremste sie den künftigen Verkehr etwas aus (vgl. Tempo 30 für die Kleine Hufeisennase.
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| Die Blütenfledermaus Glossophaga soricina im Flug, Foto:F.T. Muijres, Lund University |
Die breite Vielfalt der sensorischen Fähigkeiten der Fledermäuse beeindruckt Wissenschaftler schon seit langem. Nur langsam kommen sie den vielen Geheimnissen der fliegenden Wirbeltiere auf die Spur.
Zunächst dachten die Naturforscher, dass die Fledermäuse besonders gute und extrem lichtempfindliche Augen hätten, aber schon im 18. Jahrhundert stellten sie bei Versuchen fest, dass offensichtlich die Ohren das ausschlaggebende Organ sind. Es blieb aber bis ins 20. Jahrhundert rätselhaft, wie die Tiere wirklich navigierten. Tatsächlich orientieren sich die "Meister der Sinne"( siehe Video ) durch für den Menschen unhörbare Rufe, die sie ausstoßen, bzw. das Echo der Schallwellen, die genau wie Lichtwellen von der Umgebung zurückgeworfen werden (vgl. Die Echoortung der Fledermäuse).
Eine Technik, die der Mensch inzwischen der Natur abgeschaut hat und nicht nur für den Sonar von Unterseebooten nutzt, sondern sogar für vibrierende Blindenstöcke). Die Fledertiere sehen zudem gut – einige sogar im UV-Bereich – und verfügen über ein sehr gutes Gehör, mit dem zum Beispiel die Vampire unter ihnen ihre schlafenden Opfer orten.
Die Urfledermaus kannte keine Echoortung
Was war zuerst: Die Flughaut oder das Organ für die Echoortung? Diese Frage konnten die Wissenschaftler erst kürzlich beantworten. Fossilien einer Urfeldermaus, die vor mehr als 52 Millionen Jahren im Südwesten des heutigen Wyoming (USA) gelebt hat, beweisen sehr frühe Flugkünste ohne Echolot (vgl. Nature: Primitive Early Eocene bat from Wyoming and the evolution of flight and echolocation).
Das Urtier ist der direkte Vorfahr heutiger Fledertiere, trug aber Krallen an allen Fingern und stellt nach Ansicht des Teams um Nancy B. Simmons vom American Museum of Natural History in New York den "Missing Link" dar – die erste Generation von Fledermäusen mit aktiver Flugfähigkeit. Die Vorfahren dieser Krallenfeldermaus, die auf den Namen Onychonycteris finneyi getauft wurde, konnten noch nicht fliegen.
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| Das versteinerte Skelett von Onychonycteris finneyi, Foto: American Museum of Natural History |
Der Schädel des Tieres weist drei anatomische Merkmale auf, die den Rückschluss zulassen, dass eine Echoortung ausgeschlossen werden kann: ein zu kleines Innenohr und einen zu schwach ausgebildeten Fortsatz am Gehörknochen (Hammer) sowie einen zu mickrigen Aufhängeapparat für den Kehlkopf. Morphologische Vergleiche des Insektenfressers Onychonycteris finneyi mit Skeletten von 47 Millionen Jahre alten Fledermäusen, die in der Grube Messel gefunden wurden, zeigen deutliche Unterschiede.
An der Studie war Jörg Habersetzer vom Forschungsinstitut Senckenberg in Frankfurt am Main beteiligt. Das Fazit ist deutlich:
Höchstauflösende Röntgenaufnahmen der Innenohrschnecken von Messel-Fledermäusen wie Archaeonycteris und Hassianycteris weisen - wenn auch weniger perfektioniert als bei den meisten heutigen Nachtjägern - auf eine bereits vor 47 Millionen Jahren ausgebildete Echoortung mit Ultraschalllauten hin. Die im Magenbereich nachgewiesenen fossilen Nahrungsreste zeigen zudem, dass die Vorfahren heutiger Fledermäuse sich ausschließlich von Insekten ernährt haben. Auch wenn das Gebiss von Onychonycteris finneyi Rückschlüsse auf einen Insektenfresser zulässt, schließen vergleichende Mikro-Röntgenaufnahmen eine Echoortung von Beuteinsekten durch Ultraschalllaute für Onychonycteris aus.
Interner Kompass
Neue Erkenntnisse gibt es auch über den eingebauten Kompass, den Fledermäuse besitzen. Die Forschergruppe um Richard A. Holland von der Princeton University, die schon 2006 erste Untersuchungsergebnisse über den Magnetsinn der Tiere vorgelegt hatte (vgl. Eingebauter Kompass), veröffentlichte gerade neue Erkenntnisse im Online-Wissenschaftsjournal der Public Library of Science. Offensichtlich verfügen die Fledermäuse über Magnetit in Körper, und das magnetische Mineral reagiert auf entsprechende Felder ihrer Umgebung (vgl. Bats Use Magnetite to Detect the Earth's Magnetic Field).
Schon lange gab es die Vermutung, dass die Fledertiere sich bei Langstreckenflügen neben markanten Merkmalen der Landschaft auch am Magnetfeld der Erde orientieren. Der Nachweis dafür gelang dem Team um Richard Holland vor gut einem Jahr.
Sie setzten nordamerikanische Großen Braunen Fledermäuse Eptesicus fuscus in freier Wildbahn in einiger Entfernung von ihrem Quartier zunächst einem Magnetfeld aus, das im Verhältnis zum Erdmagnetfeld um 90 Grad verschoben war und ließen sie dann fliegen. Eine Vergleichsgruppe ohne Magnetbehandlung flog direkt heimwärts, während die umgepolten Tierchen signifikant häufig die falsche Richtung einschlugen.
Jetzt nahmen die Forscher den inneren Kompass nochmals eingehend unter die Lupe.
Diesmal wurden drei Gruppen von Großen Braunen Fledermäusen gebildet. Eine blieb zum Vergleich ohne magnetische Beeinflussung, die anderen beiden bekamen jeweils einen Magnetimpuls verpasst, der 5.000 Mal stärker war als das Erdmagnetfeld – einmal in Ausrichtung des Erdmagnetfelds, einmal entgegen gesetzt. Mit Radiosendern versehen starteten die Flattertiere wieder 20 Kilometer von ihrer Heimat entfernt. Die Tiere ohne Einfluss eines Magnetimpulses flogen genauso zielsicher heim wie diejenigen, die einen in Ausrichtung des Erdmagnetfeldes erhalten hatten.
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Dagegen startete die Hälfte der umgepolten Fledermäuse in die falsche Richtung. Ein deutlicher Beweis, dass nicht ein Magnetimpuls an sich, sondern seine Ausrichtung die Tiere durcheinander brachte.
Richard Holland geht davon aus, dass Magnetit im Körper den Fledermäusen die Orientierung am Erdmagnetfeld ermöglicht, bzw. bei äußerer magnetischer Beeinflussung für die Verwirrung sorgt:
Unsere Studie zeigt deutlich, dass es das Magnetit in ihren Zellen ist, dass den Fledermäusen die Richtung weist, denn wir waren fähig den inneren Kompass, bzw. die Art wie sie ihn nutzen, zu verändern – aus Norden wurde Süden.
Eigener biogener Magnetit, das heißt entsprechende körpereigene Partikel, ermöglichen es verschiedenen Tierarten wie Vögeln, Fischen oder Bienen, sich mit ihren internen Kompassnadeln nach dem Magnetfeld auszurichten. Offensichtlich verfügen auch Fledermäuse über diesen Magnetsinn.
Da aber nur die Hälfte der umgepolten Großen Braunen Fledermäuse in die entgegen gesetzte Richtung flatterte, muss es noch einen anderen, bislang unbekannten Mechanismus in den Tieren geben, der ihnen im Zweifelsfall eine Korrektur der verpeilten Magnetorientierung erlaubt.
Flugakrobaten im Aufwind
In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science veröffentlichen Forscher um Florian T. Muijres von der schwedischen Lund University ihre neue Studie zum Flugverhalten von Fledermäusen. Sie untersuchten den Flügelschlag der Nektar schlürfende Blütenfledermaus Glossophaga soricina im Windkanal. Diese kleine Fledermausart, die in Mittel- und Südamerika beheimatet ist, hat die Wissenschaft schon öfter verblüfft.
Sie erspäht unter anderem mit UV-Augen attraktive Blüten im nächtlichen Dschungel (vgl. Fledermäuse fliegen mit UV-Augen durch den Regenwald) und kann sich hervorragend merken, wo reichlich Nektar zu finden ist, um ihn dann mit ihrer langen Zunge aus der Blüte zu lecken (vgl. Ortsgedächtnis für Blütenpositionen bei der Blütenfledermaus Glossophaga soricina).
Die kleine Fledermaus ist ein echter Flugakrobat: Wenn sie futtert, bleibt sie ähnlich wie ein Kolibri vor den Blüten mit stetigem Flügelschlag sozusagen in der Luft stehen. Die komplexe Aerodynamik, die sie während ihres Fluges erzeugt, wird schon länger in Laboratorien im Windkanal systematisch erforscht (vgl. Fledermäuse sorgen für Wirbel).
Florian Muijres und seine Kollegen boten den Tierchen Nektar aus Spendern im Windkanal, der mithilfe einer Nebelmaschine mit Teilchen gefüllt wurde, um die aerodynamischen Spuren durch den Sucher von Hochgeschwindigkeitskameras optimal verfolgen zu können. Dabei zeigte sich, dass die Blütenfledermäuse mit ihrem Flügelschlag kleine Wirbel erzeugen, die ihnen Aufwind verschaffen. Diese charakteristischen Wirbelwinde (von den Forschern "leading edge vortex", kurz LEV, genannt) tragen zu 40 Prozent zur Auftriebskraft bei und helfen den Tieren so dabei, sich in der Luft zu halten. Dieser spezielle, von den Fledermäusen selbst erzeugte Auftrieb erinnert stark an den Hummelflug, die ganz eigene Art, wie sich diese dicken, behaarten Insekten in der Luft halten.
- Schöner Artikel! (2.3.2008 16:45)
- Fledermäuse werden von Tierfreunden vergöttert (1.3.2008 21:22)
- Abenddämmerung August in der Hasenheide (1.3.2008 20:32)
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