WSTĘP
Świat nietoperzy
Mam nadzieję, że przed końcem tej książki albo nawet tego wstępu przekonam cię, że nietoperze są niezwykłymi zwierzętami. To jedyne ssaki zdolne do aktywnego lotu i stąd bierze się ich fizjologiczna, ekologiczna i behawioralna wyjątkowość. Nietoperze występują wszędzie z wyjątkiem Antarktydy i jeden na każde pięć gatunków ssaków to właśnie nietoperz. W tej książce poznasz zadziwiające szczegóły ich biologii, wyglądu i miejsca zajmowanego w świecie przyrody.
Pokochałam każdego napotkanego nietoperza. To prawda! Nawet te o "nieinteresującym" wyglądzie, jak na przykład występujący w Ameryce Środkowej starzec pomarszczony (Centurio senex), omówiony na stronie 185, znalazły drogę do mojego serca i życia akademickiego. Miałam przywilej badać nietoperze na całym świecie i dzielić się swoją wiedzą z innymi. Te ssaki prowadzą nocny tryb życia i szybko latają - dlatego ludzie nie są w stanie obserwować i docenić ich w równym stopniu jak ptaki czy inne grupy zwierząt. Są jednak wszędzie. Trzeba tylko wiedzieć, gdzie ich szukać, i zwracać szczególną uwagę na nocne niebo o zmierzchu.
Dzieci, o ile nie miały jeszcze do czynienia z negatywnymi poglądami na temat nietoperzy, są nimi zafascynowane i uwielbiają uczyć się o echolokacji za pomocą zmodyfikowanych zabaw w Marco Polo, np. podczas gry w chowanego, w której szukający ma zasłonięte oczy i musi polegać tylko na słuchu. Intuicyjnie rozumieją też, jakie korzyści dla ekosystemu zapewniają nietoperze, które pożerają takie szkodniki rolnicze jak ćmy oraz rozsiewają nasiona w lokalizacje oddalone od miejsca zjedzenia owocu. Niemal wszystkie nietoperze są zdolne do echolokacji - nawigują i znajdują pożywienie dzięki odbieraniu echa wydawanych przez siebie sygnałów. Przedstawiciele rudawkowatych, jedynej linii rodowej, w której nie występuje echolokacja krtaniowa (polegająca na emitowaniu dźwięków generowanych w krtani), żywią się tym, czego nie trzeba ścigać i co lepiej jest lokalizować za pomocą zmysłu zapachu oraz zapamiętywaniu, gdzie znajdują się drzewa owocowe. Nietoperze obdarzone zdolnością echolokacji potrafią wykrywać obiekty tak cienkie jak ludzki włos, a badania ich zdolności przetwarzania neuronalnego umożliwiły nam udoskonalenie naszych radarów. Wbrew wciąż pokutującym mitom, te stworzenia nie są ślepe i w nawigacji pomaga im doskonała zdolność widzenia w ciemnościach.
Większość rudawkowatych, jak krótkonosek indonezyjski (Cynopterus titthaecheilus) poniżej, nie posługuje się echolokacją. Pozostałe nietoperze, na przykład wąsoliczek płowy (Pteronotus davyi) po prawej, są mistrzami echolokacji
Sieci chiropterologiczne to bezpieczny i skuteczny sposób łapania nietoperzy w locie, na przykład tego krótkonoska indonezyjskiego
ODŁAWIANIE NIETOPERZY NA POTRZEBY BADAŃ
Przez nadzwyczajne zdolności nawigacyjne nietoperzy może być czasem trudno je schwytać, o czym zaświadczy każdy chiropterolog. Zwierzęta te są odławiane na potrzeby badań zwykle na jeden z trzech sposobów: pobierane bezpośrednio z kryjówki (co jest najłatwiejsze w przypadku hibernujących zwierząt) ręką ubraną w rękawiczkę lub siatką na motyle; za pomocą sieci chiropterologicznej, podobnie jak łapie się ptaki; albo z wykorzystaniem pułapki harfowej, czyli wyjątkowego urządzenia stworzonego specjalnie do łapania nietoperzy. W niektórych lokalizacjach, zwłaszcza w tropikach bądź przy wylotach z kryjówek, gdzie występują licznie (np. z jaskiń), w sieć chiropterologiczną (przypominającą wielką siatkę na włosy z cienkimi, miękkimi nitkami) wpada za dużo osobników naraz, co stanowi problem zarówno dla nietoperzy, jak i naukowców. Niektóre nietoperze, szczególnie te potrafiące zawisać w powietrzu, wyjątkowo dobrze unikają takich sieci.
W przypadku użycia pułapki harfowej nietoperze nie zaplątują się w sieć, lecz wpadają delikatnie do znajdującej się pod spodem torby płóciennej, zazwyczaj z wyściółką. Do takiej pułapki można złapać jednocześnie dziesiątki osobników i wyswobodzić je w znacznie mniej stresujący dla nich sposób. Pułapki harfowe noszą taką nazwę dlatego, że przypominają zestaw dwóch lub czterech harf muzycznych ustawionych obok siebie, z tą różnicą, że w pułapkach harfy są aluminiowymi ramami, do których przymocowano bardzo cienkie żyłki monofilamentowe bądź wędkarskie, niczym struny w harfie. Nietoperze, przelatując przez pierwszy zestaw żyłek, w ostatniej chwili chowają skrzydła, ale nie są w stanie powtórzyć tego przy drugim. Delikatnie odbijają się od drugiego zestawu, opadają do torby płóciennej i dołączają do innych złapanych osobników. W zależności od celów badania określa się gatunek, do którego należą poszczególne nietoperze, waży się je, mierzy, a na przedramię można im założyć obrączkę, która ułatwi ich identyfikację po ponownym schwytaniu.
EWOLUCJA NIETOPERZY
Często słyszę pytanie, ile istnieje nietoperzy. W tej książce podkreślam, że na całym świecie występują 1482 gatunki tych ssaków. Nie zawsze wiemy, jak liczny jest dany gatunek, ale niektóre obejmują miliony osobników. Obecnie na świecie żyje więc prawdopodobnie miliard nietoperzy - dzięki takiej liczebności możemy je często zobaczyć na niebie albo w pobliskim ogrodzie zoologicznym. Wszystkie nietoperze zaliczane są do rzędu Chiroptera, od greckich słów chiro ("ręka") i ptera ("skrzydło"), co odnosi się do procesu przekształcenia ręki tych ssaków w skrzydło z długimi palcami, który zachodzi w trakcie rozwoju embrionalnego. Chiroptera to drugi największy rząd ssaków (największym są Rodentia - gryzonie). Poza skrzydłami nietoperze mają typowe cechy ssaków, czyli żyworodność, ciało pokryte futrem oraz karmienie młodych mlekiem. Podobnie do niemal wszystkich innych ssaków, mają też uzębienie heterodontyczne, co oznacza, że nie wszystkie ich zęby są takie same. Każdy typ zęba - siekacze, kły, przedtrzonowce i trzonowce - ma własne przeznaczenie. Przy tym żadna inna grupa ssaków nie wykazuje równie dużego zróżnicowania w zakresie ekologii żerowania, a właśnie ta cecha napędzała ich ewolucyjną dywersyfikację.
Niektórzy badacze znakują nietoperze obrączkami z oznaczeniami liczbowymi. Jeśli te nocki orzęsione (Myotis emarginatus) zostaną złapane później w innym miejscu swojego zasięgu, to naukowcy uzyskają użyteczne informacje
Wyniki współczesnych molekularnych analiz sekwencji DNA nietoperzy zapewniają mocne potwierdzenie monofiletyczności tych zwierząt, co oznacza, że wyewoluowały one od wspólnego przodka tylko raz. Jeden raz powstała również echolokacja krtaniowa, która później została utracona u rudawkowatych. Przed opracowaniem narzędzi do analizy DNA niektórzy badacze przypuszczali, że nietoperze wyewoluowały dwukrotnie i że, sądząc po niektórych wspólnych cechach, rudawkowate są bliżej spokrewnione z naczelnymi. Nawet po pełnym zaakceptowaniu monofiletyczności nietoperzy rudawkowate umieszczano w podrzędzie Megachiroptera, a wszystkie inne nietoperze zaliczano do podrzędu Microchiroptera. Niemniej wiemy, że niektóre małe nietoperze są bliżej spokrewnione z dużymi nietoperzami niż z innymi małymi. W gruncie rzeczy najmniejszy nietoperz, żyjący w Tajlandii świnionos malutki (Craseonycteris thonglongyai, s. 268), ważący w przybliżeniu 2 g, oraz największy, rudawka malajska (Pteropus vampyrus, s. 238), która waży 1,2 kg, a rozpiętość jej skrzydeł wynosi 1,8 m, należą do podrzędu Yinpterochiroptera (rudawkokształtnych). Nazwy tego i drugiego podrzędu, Yangochiroptera (mroczkokształtne), wywodzące się etymologicznie od chińskich terminów filozoficznych "yin" i "yang", kojarzą się pozytywnie, ponieważ w kulturze chińskiej nietoperze uznaje się za zwiastuny szczęścia.
Świnionos malutki to najmniejszy gatunek nietoperza na świecie, ale jest on bliżej spokrewniony z rudawką malajską niż z innymi małymi gatunkami nietoperzy
Niegdyś sądzono, że Megachiroptera, jak rudawka malajska, są połączone bliższym pokrewieństwem z naczelnymi
SKAMIENIAŁOŚCI NIETOPERZY
Najstarszy znany skamieniały szkielet nietoperza ma około 52,5 miliona lat i pochodzi z eocenu. Odkryto go w 2003 roku w tak zwanej formacji Green River w stanie Wyoming, na terenie Stanów Zjednoczonych. Należy do wymarłego gatunku Onychonycteris finneyi, który miał najprymitywniejsze cechy ze wszystkich znanych skamieniałych nietoperzy. Przed tym odkryciem sądzono, że najbardziej prymitywnym latającym ssakiem z tych samych osadów (a więc i z tego samego okresu) jest Icaronycteris index, udokumentowany w postaci licznych kompletnych szkieletów. Jednakże Onychonycteris, który był większy od Icaronycteris i innych eoceńskich nietoperzy, miał prymitywniejsze proporcje kończyn i - co najważniejsze i bardzo niezwykłe - dobrze rozwinięte pazury na każdym palcu w skrzydle. Nazwa rodzajowa Onychonycteris wywodzi się od greckich słów onycho ("mający pazury") i nycteris ("nietoperz"), natomiast epitet gatunkowy finneyi nadano na cześć badaczki Bonnie Finney (1951-2013). Znalazła ona oryginalny holotyp (skamieniałość formalnie uznawaną za reprezentatywną dla tego gatunku), przechowywany w Królewskim Muzeum Ontario w Toronto, w Kanadzie.
Onychonycteris finneyi miał wyjątkowo krótkie i szerokie skrzydła - niski współczynnik proporcji (zob. s. 62) - oraz relatywnie krótkie i małe końcówki skrzydeł. Pod tym względem jego skrzydła przypominają skrzydła istniejących współcześnie brodawkonosowatych (zob. np. brodawkonosa małego, Rhinopoma hardwickii, s. 178), a jego styl lotu polegał na naprzemiennym trzepotaniu skrzydłami i szybowaniu. Długie kończyny tylne tego nietoperza również mogły pomagać mu przemieszczać się za pomocą szybowania i wspinania. Ponieważ wysunięto hipotezę, że szybowanie może być etapem pośrednim w rozwoju prawdziwie aktywnego, polegającego na trzepotaniu skrzydłami lotu nietoperzy, więc niewykluczone, że O. finneyi stanowi brakujące ogniwo w naszej wiedzy o ewolucji tych zwierząt.
W zapisie kopalnym nie zachowały się szczegółowe cechy wyglądu najwcześniejszych nietoperzy, ale współczesne gatunki są pod tym względem bardzo zróżnicowane. Siedlisko, typ echolokacji oraz dieta nietoperzy odpowiadają za różnorodność ich wzorców ubarwienia, kształtu skrzydeł, a zwłaszcza wyglądu pyszczka i uszu. Niektóre nietoperze ze zdolnością do echolokacji wykształciły "liście nosowe" służące jako megafony dla wydawanych przez nie sygnałów (emitowanych przez nos), a liczna grupa tych ssaków ma bardzo duże, ruchome uszy, umożliwiające lepsze słyszenie powracającego echa emitowanych dźwięków. Natomiast nietoperze, które mają "gładkie pyszczki", na przykład rudawkowate, przypominają psy lub lisy (ale ze skrzydłami) i z antropomorficznego punktu widzenia uznawane są za całkiem piękne, a w związku z tym niekiedy określa się je mianem "podniebnych szczeniąt" (sky puppies).
Onychonycteris finneyi (po lewej) to najprymitywniejszy z odkrytych dotychczas nietoperzy. Miał pazury na wszystkich palcach. Icaronycteris index (po prawej) pochodzi z tego samego okresu, ale wykazuje bardziej zaawansowane cechy. Oba te wymarłe gatunki można łatwo zidentyfikować jako nietoperze
JAK NIETOPERZE SĄ W STANIE PRZETRWAĆ?
Nietoperze są organizmami bardzo inteligentnymi i społecznymi. Od swoich matek uczą się, gdzie zdobywać pożywienie i jak znajdować kryjówki. Wiele gatunków udoskonaliło sztukę przetrwania w ekstremalnych środowiskach, w których niekiedy nie ma zbyt wiele pokarmu. Nietoperze odnajdują schronienie w różnych miejscach i mogą przeżyć długie zimy dzięki wchodzeniu w stan hibernacji w chłodnych jaskiniach czy podziemnych budowlach. Ich specyficzna fizjologia, przystosowana do energetycznych wymogów bycia latającym ssakiem, może zawierać wskazówki pozwalające na polepszenie kondycji zdrowotnej ludzi. Na przykład białka, które zgodnie z naszą wiedzą odpowiadają za przeciwkrzepliwe właściwości śliny wampira zwyczajnego (Desmodus rotundus), są badane pod kątem potencjału do szybkiego rozpuszczania skrzepów krwi u pacjentów z udarem mózgu. Także wiedza o zdolności przeciwwirusowego układu immunologicznego nietoperzy do kontrolowania stanów zapalnych może ocalić życie osobom zainfekowanym takimi śmiercionośnymi wirusami jak SARS-CoV-2 czy Ebola.
Wiele gatunków nietoperzy, jak te rękoliście jaskiniowe (Brachyphylla cavernarum), mają kryjówki w jaskiniach, które są środowiskiem bezpiecznym, z kontrolowaną temperaturą
Lot jest energetycznie kosztowny, ale umożliwił nietoperzom, takim jak ten bruzdonos wielki (Nycteris grandis), zdobywanie nowych zasobów
BADANIE ŻYCIA NIETOPERZY
W rozdziale 1, "Definiowanie nietoperza", odpowiadam na pytanie "czym jest nietoperz?", opisując ewolucję i rozwój skrzydeł oraz wyjaśniając, jak te zwierzęta wyewoluowały i zróżnicowały się za sprawą wykorzystania nowych nisz pokarmowych i kryjówek na całym świecie. Uwzględniłam drzewo rodowe (filogenetyczne) tych ssaków, pokazujące stopnie pokrewieństwa między różnymi ich grupami. W rozdziale 2, "Anatomia nietoperzy", przyglądam się anatomii tych zwierząt i rozpatruję zagadnienie aerodynamiki ich lotu oraz logiki wzorców ich ubarwienia. To niesamowite, że potrafią one latać tak szybko i na tak duże odległości.
W rozdziale 3, "Echolokacja", zastanawiam się nad zagadkami echolokacji, od fizyki dźwięku po wewnętrzne funkcjonowanie ucha i mózgu nietoperzy oraz modyfikacje pyszczka i uszu umożliwiające echolokację, a także ostateczną koewolucyjną walkę między ćmami a nietoperzami. Zarówno kształt skrzydła, jak i echolokacja są ściśle powiązane z dietą nietoperzy, co stanowi temat rozdziału 4, "Dieta". Chociaż większość nietoperzy jest owadożerna, to ekspansja tych ssaków, zwłaszcza w rodzinie liścionosowatych z Nowego Świata, do nowych nisz pokarmowych, wliczając w to żywienie się owocami, nektarem, pyłkami, krwią i mięsem zwierząt, doprowadziła do jeszcze większej ich dywersyfikacji. Również endotermia (wytwarzanie ciepła przez własne ciało, co jest typowe dla ssaków i ptaków) oraz heterotermia (oszczędzanie energii za sprawą zmiany temperatury ciała) są cechami nietoperzy ściśle powiązanymi z tym, co one jedzą i które zakątki świata zamieszkują. O tym jest mowa w rozdziale 5, "Termoregulacja". Lot, echolokacja i endotermiczna heterotermia prawdopodobnie rozwijały się równocześnie przez blisko 62 miliony lat ewolucji nietoperzy (zob. s. 23).
Rozdział 6, "Rozmnażanie", rozpoczynam omówieniem niezliczonych (oraz dziwnych i wspaniałych) sposobów, w jakie nietoperze znajdują partnerów lub partnerki. Samce dysponują kreatywnymi rozwiązaniami odwiecznego problemu zdobywania samic, od śpiewów i tańców po przywdziewanie maski. Następnie koncentruję się na samicach i ich ogromnych dzieciach, mających przy urodzeniu nawet jedną trzecią masy ciała matki. Większość gatunków nietoperzy ma każdego roku jedno młode, ale niektóre wydają na świat bliźnięta, a inne rodzą więcej niż jeden raz na rok. W tym ostatnim przypadku można złapać nietoperze jednocześnie wychowujące jedno młode i będące w ciąży z następnym. Nietoperze są nietypowe pod względem swojej powolnej historii życia, w której osiągają niski wynik reprodukcyjny i bardzo długo żyją. Te cechy mają związek z ich ogólnym stanem zdrowia i sposobem funkcjonowania układu odpornościowego, a także z tym, że są nosicielami wirusów zdolnych do przeniesienia się na ludzi (aczkolwiek zdarza się to rzadko). Te zagadnienia poruszam w rozdziale 7, "Odporność, zdrowie i choroby odzwierzęce".
W rozdziale 8, "Nietoperze i ludzie", przedstawiam mity o nietoperzach oraz ich postrzeganie w historii aż po czasy współczesne. Następnie omawiam ważne konsekwencje oddziaływania ludzi na nietoperze, szczegółowo opisując reakcję tych zwierząt na utratę siedlisk oraz niepokojenie, urbanizację i globalną zmianę klimatu. Wskazuję, co należy robić z nietoperzami w naszych domach i innych budynkach, i zastanawiam się nad dodatkowymi wyzwaniami dla ochrony nietoperzy, wliczając w to polowania dla zdobycia ich mięsa albo wykorzystania w celach leczniczych, oraz ogólnie pojęte ich prześladowanie. Po wskazaniu licznych zagrożonych gatunków nietoperzy i niektórych znajdujących się na skraju wymarcia kończę rozdział opisem możliwych rozwiązań, które dają promyk nadziei na przyszłość. Kluczowym elementem tych działań będzie zmiana globalnego postrzegania nietoperzy z negatywnego na pozytywne. To, że czytasz tę książkę, wskazuje, że możesz przyczynić się do zerwania tego łańcucha. Moim celem jest obalenie mitów o nietoperzach i skłonienie cię do docenienia naszych fruwających przyjaciół.
Nietoperze są często (ale nie zawsze) przedstawiane negatywnie w sztuce, jak na obrazie Fairy Hordes Attacking A Bat [Atak hord wróżek na nietoperza] wiktoriańskiego artysty Johna Anstera Fitzgeralda (1819-1906)
Nietoperze, w tym ta matka z gatunku pagonowców gambijskich (Epomophorus gambianus), zwykle rodzą jedno duże młode
Ćmy to ulubiony pokarm wielu gatunków nietoperzy, wliczając w to gacka alpejskiego (Plecotus macrobullaris)
DEFINIOWANIE NIETOPERZA
Jedyny latający ssak
Nietoperze to jedyne ssaki zdolne do aktywnego lotu, przez co są wyjątkowe pod względem anatomicznym, ekologicznym, behawioralnym i fizjologicznym. Chociaż uważa się, że w gromadzie ssaków szybowanie wyewoluowało co najmniej sześciokrotnie, to ewolucja zdolności jej przedstawicieli do aktywnego lotu zaszła tylko raz.
Lot umożliwia nietoperzom wykorzystanie trójwymiarowej przestrzeni w sposoby porównywalne jedynie do tych, jakie dane są morskim gatunkom ssaków. Dla tych powietrznych drapieżców i owocożerców dostęp do otwartego nieba zapewnia unikalne okazje do zdobywania pożywienia, znajdowania kryjówek i partnerów lub partnerek, eksplorowania nowych obszarów i uciekania przed drapieżnikami. Pozwala również na pokonywanie dużych odległości w poszukiwaniu nowych źródeł pokarmu lub bezpiecznych miejsc do hibernacji. Niektóre gatunki co roku odbywają migracje na duże dystanse, niekiedy wykorzystując w tym celu panujące wiatry.
Pomimo oczywistych korzyści związanych z aktywnym lotem, uważa się, że w przyrodzie zdolność ta wyewoluowała zaledwie czterokrotnie. Najpierw, około 400-350 milionów lat temu, doszło do tego u owadów. Nowy sposób przemieszczania się zapewnił tym pradawnym stawonogom nowe możliwości i w dużej mierze odpowiadał za ich sukces ewolucyjny. Szacuje się, że 90 procent wszystkich ziemskich gatunków zwierząt to właśnie owady.
W przypadku zwierząt kręgowych aktywny lot wyewoluował trzy razy - u pterozaurów, u ptaków i u nietoperzy (zob. s. 24). Blisko 228 milionów lat temu aktywny lot wyewoluował w linii rodowej kręgowców, z której wywodziły się pterozaury - ich nazwa pochodzi od greckich słów pteron ("skrzydło") i sauros ("jaszczurka"). W okresie swojego szczytu rozwoju pterozaury różniły się znacząco rozmiarami, kształtem i dietą, a rozpiętość ich skrzydeł mieściła się w zakresie od 25 cm do 11 m. Na mostku miały dużą stępkę, która zapewniała większą powierzchnię dla przyczepu mięśni, a towarzyszyły temu także różne inne modyfikacje szkieletu. Skrzydła tworzył jeden wydłużony palec dłoni, który łączył błonę skórną z ciałem.
Najstarsze znane ptaki, czyli zwierzęta należące do rodzaju Archaeopteryx, są datowane na około 150 milionów lat. Nie wiemy, jak u tych kuzynów dinozaurów powstała zdolność do lotu, ale ptaki stanowią jedną z odnoszących największe sukcesy grup kręgowców, a obecnie na Ziemi żyje ich ponad 11 000 gatunków. Pterozaury i ptaki żyły obok siebie przez mniej więcej 78 milionów lat. Uważa się, że te pierwsze wyginęły w trakcie wymierania kredowego, około 66 milionów lat temu, kiedy to z powierzchni Ziemi zniknęły wszystkie nieptasie dinozaury i wiele innych kręgowców. Kręgowcami lądowymi, które przetrwały to zdarzenie, były między innymi ptaki, gady i płazy. Były nimi także wczesne formy ssaków, które już wtedy dzieliły się na trzy główne grupy: składające jaja stekowce, torbacze oraz łożyskowce - ssaki wyższe - od których wywodzą się nietoperze.
Wraz z wymarciem dinozaurów nastąpiła eksplozja dywersyfikacji ssaków łożyskowych, co dało początek licznym formom współcześnie żyjących ssaków. Łożyskowce na drzewie rodowym ssaków prawdopodobnie zawdzięczają swój sukces, przynajmniej częściowo, zdolności do odżywiania i chronienia młodych podczas ich rozwoju w macicy. Aktualne szacunki dokonane na podstawie molekularnej analizy sekwencji DNA wskazują, że nietoperze powstały 62 miliony lat temu, czyli niedługo po wymieraniu kredowym.
(Na górze) Skrzydło nietoperza składa się z wydłużonej ręki i palców, pomiędzy którymi rozciągnięta jest skóra, co umożliwia doskonałe utrzymywanie kontroli podczas lotu. (Poniżej) Ssaki szybujące, jak ten wielkolot biało-czerwony (Petaurista alborufus), posiadające błony między nadgarstkiem a kostką (czasem również ogonem), mają mniejszą kontrolę i nie są zdolne do aktywnego lotu
Zjawy płowe (Eidolon helvum) wracają do swoich kryjówek o świcie po pokonaniu w locie ogromnych dystansów w poszukiwaniu dojrzałych owoców
EWOLUCJA KONWERGENTNA
Skrzydła pterozaura, ptaka i nietoperza
Lot wyewoluował niezależnie u pterozaurów (na górze), ptaków (pośrodku) i nietoperzy (na dole). W każdym przypadku dobór naturalny oddziaływał na istniejące ramię oraz dłoń i ostatecznie stworzył pod wieloma względami podobne do siebie skrzydła. Silne mostki zapewniały punkty przyczepu dla dużych mięśni potrzebnych do aktywnego lotu. Zarówno pterozaury, jak i nietoperze miały skórę rozciągniętą na wydłużone kości palców (oznaczanych cyframi), przy czym skrzydło kończyło się na czubku najdłuższego palca. Natomiast ptaki wykształciły pióra nadające kształt ich skrzydłom.
"RĘKOSKRZYDŁO"
W przeciwieństwie do ssaków szybujących - które w przypadku większości grup mogą wykonywać tę czynność dzięki błonie skórnej łączącej nadgarstek z kostką - nietoperze, wyposażone w "rękoskrzydło", są zdolne do aktywnego lotu. W istocie spośród trzech grup latających kręgowców nietoperze mają znacznie lepszą kontrolę nad kształtem i krzywizną skrzydła w czasie rzeczywistym. Są one prawdziwymi mistrzami lotu i mają większą sterowność niż ptaki i pterozaury. Niemniej podstawowe właściwości aktywnego lotu są takie same u wszystkich zwierząt latających: lot to funkcja siły nośnej i ciągu. Latanie wymaga uniesienia w powietrze i poruszania się do przodu.
Skrzydło nietoperza, podobnie jak samolotu, ma krzywiznę wypukłą - tworzącą płat nośny - która generuje siłę nośną. Ze względu na tę krzywiznę powietrze przechodzi nad górną powierzchnią skrzydła szybciej niż pod dolną. W związku z tym ciśnienie powietrza pod skrzydłem jest wyższe niż nad nim, co w rezultacie pcha skrzydło do góry. W przypadku nietoperzy płat nośny jest utworzony głównie z błony skórnej między piątym palcem a ciałem, a siła nośna jest generowana przez ruch w górę podczas machania skrzydłami. W samolocie ciąg wytwarzany jest przez silniki, a w przypadku nietoperzy jest to bardziej skomplikowane i nie w pełni to rozumiemy. Obecnie sądzimy, że ciąg jest generowany przez ruch w dół podczas machania skrzydłami, gdy powietrze przechodzące nad skrzydłem tworzy wiry. Obrót powietrza w przestrzeni, którą dopiero co zajmował nietoperz, generuje ciąg napędzający ruch zwierzęcia do przodu. Energia wymagana do wytworzenia siły nośnej i ciągu - w aktywnym locie - pochodzi z pożywienia, które jest niezwykle różnorodne u tych zwierząt, w różnych miejscach na świecie.
Siła nośna i ciąg
Powietrze przechodzące nad zakrzywioną
górną powierzchnią skrzydła (płatem
nośnym) porusza się szybciej niż pod
skrzydłem. Pod skrzydłem powstaje więc
wyższe ciśnienie powietrza, które generuje
siłę nośną. Wiry powietrza wytwarzane
przez machanie skrzydłami zapewniają ciąg
napędzający ruch nietoperza do przodu.
Jak ręce przekształciły się w skrzydła
Za powstanie nietoperzy z małych, owadożernych, nocnych ssaków odpowiada ewolucja, której historię tylko częściowo znamy na podstawie zapisu kopalnego. Pomimo luk w danych empirycznych, jesteśmy w stanie wywnioskować ścieżki ewolucyjne dzięki porównawczym badaniom procesu rozwoju i genetyce.
Ewolucja drogą doboru naturalnego faworyzuje osobniki posiadające cechy lepiej umożliwiające im przetrwanie i reprodukcję. Geny to jednostki dziedziczności, a wywierane przez środowisko zmiany w genach przyczyniają się do utworzenia obserwowalnych cech osobnika, co nazywane jest fenotypem. Przykładowo, jeśli jakiś konkretny wariant genu - allel - wpływa na kształt kości palców i udoskonala zdolność do lotu, to zwierzę posiadające ten allel może skuteczniej zdobywać pożywienie, a także przetrwać oraz rozmnażać się szybciej niż osobniki z innym allelem. Z upływem czasu częstość występowania tych korzystnych genów rośnie w populacji, a to z kolei napędza adaptację i ewolucję gatunku.
Skrzydła nietoperzy, jak tego dusznika australijskiego (Macroderma gigas), ewoluowały przez miliony lat
ROZWÓJ EWOLUCYJNY
Ewolucja drogą doboru naturalnego często zachodzi szybciej, niż się oczekuje, a to przyspieszenie ma związek z oddziaływaniem na mechanizmy rozwojowe. Zmiany w synchronizacji, kolejności albo regulacji zdarzeń rozwojowych mogą mieć znaczący wpływ na fenotyp organizmu. Kiedy dobór naturalny oddziałuje na procesy rozwojowe, cechy ancestralne, takie jak obecność ogona u ssaków, ulegają niekiedy utrwaleniu w procesie rozwoju organizmu w macicy. Dotyczy to nawet ludzi - ich zarodki na wczesnych stadiach rozwoju mają ogon podobny do tego posiadanego przez inne naczelne. Po ośmiu tygodniach rozwoju ogon znika, łącząc się z kością guziczną (ogonową). Badania dotyczące tego, jak cechy rozwojowe mogą pomóc nam zrozumieć związki ewolucyjne, określane są skrótem "evo-devo" (od evolutionary development).
