26.05.2023 Biologie
16.04.2023 Kursstufe

Informationen und Materialien zum Fach Biologie in allen Schulformen und für alle Schulstufen


Evolutive Anpassungen

Skelett einer Fledermaus (Rosenstein-Museum Stuttgart)
Skelett einer Fledermaus
(Rosenstein-Museum Stuttgart)
Skelett eines Flughundes mit vergrößertem Brustbein (Rosenstein-Museum Stuttgart)
Skelett eines Flughundes mit vergrößertem
Brustbein (Rosenstein-Museum Stuttgart)

Einführung

Die Leistung (Energie/Zeit), die für die fliegende Fortbewegungsweise erbracht werden muss, ist ca. dreimal so hoch wie die, die für eine schnelle Fortbewegungsweise am Boden benötigt wird.

Entsprechend dieser Leistung können Fledermäuse bis 200 ml Sauerstoff in einer Minute pro kg Körpergewicht aufnehmen, der Mensch schafft max. 60 ml. Die Atemfrequenz steigt dementsprechend bis zwischen 150 und 600 Atemzüge pro Minute und ist gekoppelt an den Flügelschlag.

Fortbewegung

Die Knochen des zweiten bis fünften Fingers sind stark verlängert und dünn. Nur der erste Finger, der Daumen, ist kurz und trägt als einziger eine Kralle. Der zweite Finger ist mit dem dritten Finger verbunden. Auch die Mittelhandknochen und die Unterarm- und Oberarmknochen von Fledermäusen sind lang und dünn. An den Füßen haben Fledermäuse einen knorpeligen Sporn, der hilft, die Flughaut zwischen Beinen, Fußgelenk und Schwanzwirbelsäule aufzuspannen. Die Beine sind nach hinten gedreht, so dass die Knie nach hinten zeigen. Die Fortbewegung am Boden gleicht eher einem Krabbeln bei dem die Beine zur Seite abstehen, ähnlich wie bei einem Reptil. Das Wadenbein des Unterschenkels ist stark reduziert. Die Längsachse des Schulterblatts verläuft parallel zur Wirbelsäule. Die Flughaut weist Muskelstränge, Nervenfasern und Blutgefäße auf.

Das Brustbein ist etwas gekielt (schwächer als bei Vögeln). Dadurch ist die Ansatzfläche für die Brustmuskeln vergrößert und die Brustmuskeln können dicker und damit kräftiger sein. Mit den Brustmuskeln werden die Arme zum Fliegen bewegt. Der Brustkorb ist flach und breit im Gegensatz zu dem Brustkorb eines anderen Säugetieres (Ausnahme: Mensch!) oder eines Vogels.

Fledermäuse fliegen nicht sehr schnell, es wurden max. Geschwindigkeiten von 26 m/s gemessen. Dabei schlagen sie 8 bis 15 mal pro Sekunde mit den Flügeln.

Ernährung

Zahnformel
(38 Zähne)
2 1 3 3
______

3 1 3 3
Zahnformel Insektenfresser
(bspw. Spitzmaus)
(44 Zähne)
3 1 4 3
______

3 1 4 3

Echoortung

Als Tragus wird die kleine Knorpelmasse an der Ohrmuschel kurz vor dem Gehörgang bezeichnet. Beim Menschen ist der Tragus unbeweglich, bei manchen Fledermausarten groß und beweglich und kann als Ohrdeckel den Gehörgang verschließen.

Fledermäuse können sehr kurze Laute sehr schnell hintereinander ausstoßen. Das ist wichtig bei der Jagd während der Annäherung an die Beute: je häufiger sie schreien, desto häufiger erhalten sie durch das Echo eine "Momentaufnahme" ihrer Umgebung. Wasserfledermäuse stoßen bspw. bis zu knapp 200 Laute pro Sekunde aus. Das machen sie mit superschnellen Muskeln am Kehlkopf, die sich 200 mal pro Sekunde zusammen ziehen können. Die schnellsten Muskeln des Menschen, die Augenmuskeln, schaffen nur 10 Kontraktionen pro Sekunde.

Der Ultraschall wird wahrscheinlich durch die Schwingung der Vokalmembranen erzeugt, das sind einige Mikrometer dicke Membranen am Rand der Stimmlippen.

Die Echoortung benötigt auch Energie: während eines 11 Stunden andauernden Nachtfluges stößt eine Fledermaus bspw. 400 000 Ortungslaute aus. Dazu benötigt sie etwa 2800 Joule.

Kreislauf

Das Herz von Fledermäusen macht 0,6 - 1,3 % der Körpermasse aus. Das Herz ist daher etwa zwei- bis dreimal so schwer wie das einer gleichgroßen Maus. Bei Fledermäusen ist v.a. die Wand des rechten Ventrikels sehr viel dicker als bei Mäusen.

Die Herzschlagfrequenz steigt vom Winterschlaf aus von 4 Schlägen pro Minute auf über 500 Schläge pro Minute beim Ruhen und auf 1100 Schläge pro Minute im Flug!

Fledermäuse habe eine hohe Konzentration von roten Blutkörperchen: zwischen 9 und 15 Mio. Erythrozyten pro Mikroliter (=Millionstel Liter). Beim Menschen sind es ca. 5 Mio.! Der Hämatokrit (= Vol% der Erythrozyten am Blut) beträgt beim Menschen zwischen 42 und 46%, bei Kleinsäugern 45%, bei der Taube 51% und bei Fledermäusen 59%. Da aber die roten Blutkörperchen von Fledermäusen kleiner sind, ist die Konzentration von Hämoglobin im Blut etwa gleich: bei Fledermäusen zwischen 14 und 20 g/l, beim Mensch 16 g/l.

Sonstiges

Fledermäuse sind nicht blind, können aber nur im Schwarz-Weißbereich sehen. Fledermäuse werden bis 20 Jahre alt.

Aufgabe:

Zeige in einem Schaubild die Veränderung der Herzschlagfrequenz einer Fledermaus für folgende, aufeinander folgende Phasen:

  • in Ruhe im Sommer (hängend) -> im Flug -> in Ruhe (hängend) -> im Winterschlaf (hängend) -> in Ruhe wieder im Sommer (hängend)

Literatur

  • Neuweiler, Gerhard, Biologie der Fledermäuse, 1993, Thieme-Verlag Stuttgart, ISBN 3-13-787401-7