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Echoortung

Fledermäuse orten dank superschneller Muskeln

Wasserfledermaus
Fledermäuse nutzen ihre Echoortung nicht nur, um sich im Dunkeln zu orientieren, sondern auch, um Insekten zu finden. Je näher sie dabei ihrer potenziellen Beute kommen, umso schneller hintereinander senden sie ihre kurzen Ultraschallrufe aus. In einer finalen "Buzz"-Phase schicken Wasserfledermäuse (Myotis daubentonii) dabei bis zu 190 solcher Laute pro Sekunde Richtung Opfer. Je häufiger die Rufe, desto genauer kann die Fledermaus das sich bewegende Insekt orten. Coen Elemans von der University of Southern Denmark und seine Kollegen wollten daher herausfinden, was genau die Rufhäufigkeit nach oben hin begrenzt. Die Erklärung sind die superschnellen Muskeln im Kehlkopf der Tiere, die diese extrem rasche Lautabfolge zwar ermöglichen, ihr aber gleichzeitig eine obere Grenze setzen.

© Lasse Jakobsen
Finaler "Buzz"
Eine Wasserfledermaus ortet und fängt einen Mehlwurm im Flug. Das Video ist zehnfach verlangsamt. Die häufiger werdenden Rufe sowie der abschließende "Buzz" sind in den für uns hörbaren Bereich verschoben, da die Laute normalerweise im Ultraschall liegen.
Zunächst war eine weitere Idee, was die Lauthäufigkeit begrenzen könnte, die Laufzeit von Schall und Echo gewesen. Außerdem muss das Echosignal im Hirn der Fledermäuse noch verarbeitet werden. Ab einem gewissen Punkt würde eine zu schnelle Lautabfolge den Fledermäusen also zeitlich überlappende Informationen liefern. Tatsächlich fanden die Forscher aber nun heraus, dass unter diesem Aspekt sogar 400 Rufe pro Sekunde möglich wären.

"Die Entwicklung von superschnellen Muskeln war entscheidend für den Erfolg, den Fledermäuse als fliegende Raubtiere haben", schreiben die Autoren der Studie. Die Muskelbewegungen sind bis zu 20 Mal rascher als der schnellste menschliche Muskel, der unsere Augenbewegung steuert. Bisher waren solche superschnellen Muskeln nur von Klapperschlangen, Froschfischen und manchen Vogelarten bekannt. Mit den Fledermäusen sind sie nun zum ersten Mal in einem Säugetier entdeckt worden.

Eine Wasserfledermaus fängt einen Mehlwurm
Eine Wasserfledermaus | Das Tier wurde hier beim Fang eines Mehlwurms mehrfach belichtet. Wasserfledermäuse greifen die Beute zuerst mit der Schwanzflughaut und bringen sie dann zum Maul.
Für ihre Untersuchungen haben die Forscher auch einen superschnellen Muskelstrang einer toten Fledermaus entnommen. Sie stimulierten den Muskel elektrisch und konnten ihm dabei sogar 200 Kontraktionen pro Sekunde entlocken. Die Wasserfledermäuse produzieren mit diesen speziellen Muskeln so kurze Ultraschalllaute, dass sie sich im finalen "Buzz" ihrer Beute bis auf 5 Zentimeter nähern können, bevor Laut und Echo sich zu überlappen beginnen, fanden die Forscher ebenfalls heraus.

Coen Elemans hat den superschnellen Muskeltypus auch an Singvögeln untersucht. "Das ist eine ganz andere Muskelart als unsere normalen Skelettmuskeln", erklärt er. "Wir haben etliche Anpassungen auf zellulärer und molekularer Ebene gefunden, zum Beispiel eine stark erhöhte Mitochondrienanzahl und sehr viel mehr sarkoplasmatisches Retikulum, welches Kalzium in und aus der Zelle pumpt." (lh)

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  • Quellen
Coen P. H. Elemans et al.: Superfast Muscles Set Maximum Call Rate in Echolocating Bats In: Science 333(6051), S. 1885–1888, 2011.

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