Een onderzoeksteam onder leiding van ingenieurs van de Brown University heeft nauwkeurig onderzocht hoe vleermuizen landen. Voor het eerst levert het team gedetailleerde metingen die precies laten zien hoe deze luchtacrobaten veilig landen.

Het werk zou onderzoekers kunnen helpen bij het verbeteren van robotbesturingsalgoritmen en protheses voor mensen, en het geeft ook inzicht in hoe vleermuizen zijn geëvolueerd om zo goed in de lucht te manoeuvreren. Daarnaast bieden de bevindingen nieuwe waardering voor hoe gespecialiseerd de poten en vleugels van vleermuizen zijn, en hoe ze samenwerken om deze unieke landingsstrategie mogelijk te maken.

Het onderzoek is gepubliceerd in het Journal of the Royal Society Interface.

"Landing is over het algemeen een heel moeilijk probleem, vooral wanneer een dier vleugels heeft in plaats van poten, maar vleermuizen hebben een heel elegante manier ontwikkeld om ermee om te gaan", zegt Kenneth Breuer, assistent-professor in de techniek en co-corresponderende auteur van het artikel.

Voor vleermuizen is het landen bijzonder lastig omdat hun vlucht zeer manoeuvreerbaar is. Ze kunnen scherpe bochten maken en snel accelereren, maar om zulke bewegingen uit te voeren, moeten ze tijdens het vliegen veel energie opslaan, meestal in de vorm van kinetische energie. Bij het landen moeten ze die energie op de een of andere manier snel afvoeren, terwijl ze zacht genoeg landen om letsel te voorkomen.

"Als een vleermuis met veel energie binnenkomt voor een landing en deze niet op de een of andere manier kan verliezen, kan hij zichzelf verpletteren", zei Breuer.

Om vleermuizen tijdens hun landingen in laboratoriumomstandigheden te kunnen observeren, heeft het team een ​​op maat gemaakte vliegarena gebouwd. De arena is een ruimte van ongeveer 2,5 meter lang, met muren, vloer en plafond bekleed met motion capture-camera's. Wanneer een vleermuis de arena betreedt, leggen de camera's zijn bewegingen vast en leveren ze gegevens op die het team gebruikt om de lichaamsoriëntatie van het dier, de vleugel- en gewrichtshoeken en de lineaire en hoeksnelheden op verschillende tijdstippen te berekenen.

Het team werkte met twee grote bruine vleermuizen, Eptesicus fuscus. Bruine vleermuizen komen vrij vaak voor in Noord-Amerika en Europa, jagen op insecten en verblijven in grotten, gebouwen en bomen. De onderzoekers trainden de vleermuizen om de vliegarena te betreden en te landen op een landingsplatform dat was uitgerust met een krachtsensor die de impactkracht van landingen meette.

De resultaten laten zien dat vleermuizen grondcontact maken met hun enkels en dat ze hun vliegenergie dissiperen door de landingskracht in hun beengewrichten te absorberen en door hun vleugelflappen te vertragen. De vleugels maken eigenlijk nooit contact met de grond.

"Hun vleugels zijn zo kwetsbaar en dun dat contact hen waarschijnlijk zou beschadigen", zei Breuer.

In plaats daarvan gebruiken vleermuizen hun vleugels om hun val te vertragen voordat ze landen en om de oriëntatie van hun lichaam te controleren. Zodra hun enkels de grond raken, absorberen de vleermuizen de resterende energie door hun benen te buigen.

De bevindingen helpen verklaren waarom de poten en vleugels van vleermuizen zo verschillen van die van andere zoogdieren. Hun benen, met lange scheenbenen en korte voeten, zijn zeer geschikt om schokken op te vangen en missen kenmerken zoals klauwen die de uitvoering van hun landingsmanoeuvre in de weg zouden kunnen staan. Hun vleugels daarentegen zijn ongelooflijk dun, met verminderde spiermassa en botdichtheid, waardoor hun gewicht afneemt maar ze ook gevoeliger worden voor schade. Om deze kwetsbaarheid te compenseren, zijn de vleermuizen geëvolueerd om grondcontact met hun vleugels te vermijden door de impactkrachten vakkundig met hun benen te absorberen.

De onderzoekers zijn van mening dat het gedetailleerde verslag van de landingen van vleermuizen een goede basis vormt voor toekomstig werk gericht op het verbeteren van robotbesturingsalgoritmen voor landingsvoertuigen en prothesen. Het begrijpen van de mechanismen van de landing van vleermuizen kan onderzoekers ook helpen begrijpen hoe vleermuizen ander gedrag vertonen, zoals ondersteboven aan muren of bomen hangen.

https://www.youtube.com/watch?v=hL51qQ0u57Q