Anpassungen:
Der Flug
Der aktive Flug hat viele Vorteile: Die Fortbewegung in der Luft geht viel schneller vonstatten als am Boden, so dass das Zurücklegen von Entfernungen weniger Energie kostet. Fledermäuse können daher bei der Nahrungssuche große Strecken zurücklegen und weit verstreute Nahrungsquellen ausbeuten. Der Flug ermöglicht den Zugang zu ansonsten unerreichbaren, vor Angreifern sicheren Quartieren. Wie bei vielen insektenfressenden Vogelarten wird der Flug auch für jahreszeitliche Wanderungen (Zug) in klimatisch besser geeignete Regionen genutzt, und ermöglicht die Überwindung lebensfeindlicher Barrieren wie Wüsten, Gebirge und Meere.
Der Körper der Fledermäuse ist zur Gänze von den mechanischen, stoffwechseltechnischen und aerodynamischen Anforderungen des aktiven Flugs geformt. Schon die Größe der Fledermäuse (das Körpergewicht schwankt zwischen 1.5 g und 1.5 kg) wird durch das Fliegen bestimmt. Bei den heimischen Fledermäusen sind die Männchen in der Regel etwas kleiner und leichter als die Weibchen, die nicht nur die bis zu einem Fünftel des eigenen Gewichts schweren Föten, sondern auch noch die Jungen selbst durch die Luft tragen müssen.
Der Körper ist kurz und trapezförmig, die Wirbelsäule ist durch Verschmelzung dreier Wirbel lokal versteift. Die Flügel bestehen aus elastischen, dünnen Hautmembranen, die von einem zusammenfaltbaren Knochen"gestänge" gestützt werden. Dieses Gerüst wird aus dünnen, leichten, aber sehr festen Ober- und Unterarmknochen, stark verlängerten Mittelhandknochen sowie den Gliedern des 2. und 5. Fingers gebildet. Handgelenk, Ellbogen und Knie sind nur in einer Ebene beweglich. Der Daumen ist kurz und trägt eine Kralle, die zum Klettern und zur Körperpflege benutzt wird. Zwischen dem Schwanz und den Hinterbeinen erstreckt sich ein weiteres Hautfeld, die Schwanzflughaut. Sie wird im Flug synchron mit den Flügeln auf und ab geschlagen, unterstützt die Flügel beim Bremsen und kann auch als Fangkorb für fliegende Insekten eingesetzt werden.
Viele Fledermausarten können vom Boden aus abfliegen. Sie ziehen es aber vor, sich von einer höher gelegenen Positionen fallen zu lassen und dabei die Flügel zu öffnen. Damit in Zusammenhang steht die eigenartige Ruhelage, das Hängen an den Zehen mit dem Kopf nach unten. Die Position der Hinterbeine hat sich im Verlauf der Evolution gedreht, Füße und Krallen weisen nach hinten. Ein spezieller Haltemechanismus in den Sehnen des Fußes ermöglichen, dass das Hängen nicht mit Kraftanstrengung verbunden ist. Zur raschen Kontraktion der gut entwickelten Flugmuskulatur (der Brustmuskel allein macht etwa 10 % des Körpergewichts aus) ist viel Sauerstoff vonnöten. Er wird im Blut vom proportional zur Körpergröße deutlich vergrößerten Herz (es ist bei einer Fledermaus mehr als doppelt so schwer wie bei einer gleich großen Maus) in die Muskulatur gepumpt. Bei Abflug erhöht sich die Atemfrequenz einer Fledermaus um das 4 bis 6fache, die Herzfrequenz kann sich auf bis zu 1100 Schläge pro Minute erhöhen. Eine mittelgroße Fledermaus bewegt ihre Flügel durchschnittlich 10 mal pro Sekunde auf und ab und atmet dabei jedes Mal ein und aus. Das Ausatmen erfolgt beim Aufwärtsschlag der Flügel, wenn der Brustkorb durch die aerodynamischen Kräfte zusammengepresst wird. Bei dieser Gelegenheit werden meistens auch die Ultraschallaute ausgestoßen, so dass der Energieverbrauch für die Echoortung vermindert wird.
Echoortung
Dass Fledermäuse für das Orientieren in völliger Finsternis die Ohren benutzen, wurde erst im 18. Jahrhundert von Lazzaro Spalanzani, Bischof, von Pavia, im Zuge verschiedener Experimente entdeckt. Da Spalanzani die Ultraschalllaute, mit deren Hilfe sich Fledermäuse orientieren, nicht hören konnte, blieb ihm aber das genaue Funktionieren dieser Orientierung ein Rätsel. Erst nach Erfindung des Ultraschallmikrophons 1938 konnten menschliche Ohren erstmals die Rufe der Fledermäuse hören.
Das Prinzip der Echoortung besteht darin, dass sich Fledermäuse aus dem Echo der von ihnen selbst ausgesandten Ultraschallrufe ein Bild über Größe, Form und Oberflächenbeschaffenheit der Quelle des Echos herstellen. Die Entfernung von der Echo gebenden Quelle wird aus der Zeitdifferenz zwischen Aussendung des Ruf und Einlangen des Echos bestimmt. Die Höhe der Ortungsrufe liegt zwischen 10 und mehr als 150 kHz (bei heimischen Arten bis knapp über 100 kHz). Alle Laute, deren Frequenz (Schwingungen pro Sekunde) mehr als 18 kHz beträgt, kann der Mensch nicht hören ("Ultraschall"). Die Echhoortung dient nicht nur der Orientierung sondern auch dem Beuteerwerb. Es muss jedoch an dieser Stelle betont werden, dass einige Fledermausarten auch sehr gut sehen können. Zur Verständigung untereinander ("Soziallaute") verwenden Fledermäuse auch Laute, die im menschlichen Hörbereich liegen.
Gegenüber dem Sehen, das die Energie des Sonnenlichtes ausnutzt, hat die Echoortung einige Nachteile. Die Laute, deren Echo die Umgebung abbildet, müssen von der Fledermaus selbst unter hohem Energieaufwand erzeugt werden. Die Umgebung wird nicht wie beim Sehen ständig abgebildet, sondern wird nur in dem Moment erfasst, in dem das Echo eines Rufs zurück geworfen wird. Wegen des geringen Durchmessers des ausgesandten Schallstrahls und seiner geringen Reichweite ist der Ausschnitt der vom Echo abgebildeten Umgebung im Vergleich zum Sehfeld sehr klein. Um ein größeres Wahrnehmungsfeld zu erzielen, muss die Fledermaus die Umgebung mit ihren Rufen systematisch abtasten.
Bei der Echoortung werden die Laute im Kehlkopf erzeugt, durch den Mund oder die Nasenlöcher ausgestoßen und das Echo wird von den Ohren aufgenommen. Arten, die die Rufe aus der Nase abgeben, haben oft komplizierte Nasenaufsätze, die vermutlich wie eine Linse zum Bündeln der Schallwellen dienen. Die Ohren besitzen an der Basis der meist großen Ohrmuscheln einen Fortsatz, den sogenannten Tragus, der das "Hörfeld" auf 30 bis 40 % auf beiden Seiten der Mittellinie der Ohrmuscheln verkleinert und so das Richtungshören erleichtert. Wie bei anderen Säugetieren auch, werden die vom Trommelfell erzeugten Schwingungen über die Gehörnknöchelchen zum Innenohr transportiert. Je höher die Frequenz der von einer Fledermausart erzeugten Rufe ist, desto kleiner sind Fläche des Trommelfells und Gehörknöchelchen um schneller vibrieren zu können. Im vergrößerten und mit einer knöchernen Kapsel geschützten Innenohr wird die Schallenergie in freqzenzanalysierte Reize der Hörnerven umgewandelt.
Warum verwenden Fledermäuse Ultraschallaute zur Echoorientierung? Ein Grund ist sicher, dass es in der Natur wenige so hohe Töne gibt und dass daher Störungen minimal sind. Es wird auch vermutet, dass die Verwendung hoher Frequenzen verhindert, dass sich Fledermäuse gegenseitig stören, da Ultraschall nicht weit trägt. Ein Ruf mit die 30 kHz ist nur bis zu einer Entfernung von 30 m zu hören. Bei Verwendung von 100 kHz beträgt die Reichweite nur 10 m. Der wichtigste Grund ist aber die Möglichkeit, kleine Objekte wie Insekten zu erkennen. Der für die Erkennung eines Objekts am besten geeignete Ruf hat eine Wellenlänge, die der Länge des Objekts entspricht. So hat ein Ruf mit 100 kHz 3-4 mm, einer mit 10 kHz 34 mm Wellenlänge.
Die Rufe bestehen entweder aus einer konstanten Frequenz (CF) oder die Frequenz wird moduliert (FM), d. h. sie verändert sich während eines Rufs. So kann sie z. B. innerhalb von 5 Millisekunden (ms) von 60 auf 30 kHz abfallen. Die meisten heimischen Fledermausarten benutzen eine Kombination von CF und FM Rufen. Die ausgesandte Rufe werden von Pausen unterbrochen. FM Rufe dauern in der Regel nur 2- 5 Millisekunden (ms). Um aus dem Echo auf die Entfernung eines angepeilten Objekts schließen zu können, muss die Dauer des Rufs auf die Schallgeschwindigkeit, die konstant 340 m/s beträgt, abgestimmt sein. Um Überlappungen von Ruf und Echo zu vermeiden, werden bei Annäherung einer Fledermaus an ihre Beute die Rufe immer kürzer. So können die aus immer kürzerer Distanz kommenden Echos noch empfangen werden. Dabei wird auch die Breite des Frequenzbands des Rufs vergrößert, weil auf diese Weise das angepeilte Objekt besser erkannt wird.
Im Gegensatz zu den kurzen frequenzmodulierten Rufen dauern die konstantfrequenten Rufe in der Regel 10-50ms. In dieser langen Zeit erfährt die jagende Fledermaus mehr als während eines kurzen FM-Rufs, z. B. über den Flug eines Insekts. Auch die CF-Rufe werden kürzer, wenn sich die Fledermaus ihrem Zielobjekt nähert.