Team tilbyder et første kig på, hvordan flagermus lander (m/video)

Et forskerhold ledet af ingeniører ved Brown University har set nærmere på, hvordan flagermus lander. For første gang giver holdet detaljerede målinger, der viser præcis, hvordan disse luftakrobater lander sikkert.

Arbejdet kan hjælpe forskere med at forbedre robotstyringsalgoritmer og proteser til mennesker, og det giver også indsigt i, hvordan flagermus udviklede sig til at manøvrere så godt i luften. Ud over dette giver resultaterne en ny forståelse for, hvor specialiserede flagermusben og -vinger er, og hvordan de arbejder sammen for at muliggøre denne unikke landingsstrategi.

Forskningen er publiceret i Journal of the Royal Society Interface.

"Landing er et virkelig vanskeligt problem generelt, især når et dyr har vinger i stedet for ben, men flagermus har udviklet en virkelig elegant måde at håndtere det på," siger Kenneth Breuer, assisterende professor i ingeniørvidenskab og med-korrespondent forfatter af papiret.

Landing er især vanskelig for flagermus, fordi deres flyvning er meget manøvredygtig. De kan udføre snævre sving og hurtige accelerationer, men for at udføre sådanne bevægelser skal de lagre meget energi, mens de flyver, typisk i form af kinetisk energi. Når de lander, skal de på en eller anden måde hurtigt sprede den energi, alt imens de rører ned blødt nok til at undgå skader.

"Hvis en flagermus kommer ind til en landing med en masse energi og ikke har en måde at miste den på, kan den smadre sig selv," sagde Breuer.

For at observere flagermus udføre deres landinger under laboratorieforhold byggede holdet en tilpasset flyvearena. Arenaen er en indhegning omkring 2,5 meter lang, med vægge, gulv og loft foret med motion capture-kameraer. Når en flagermus kommer ind i arenaen, fanger kameraerne dens bevægelser og giver data, som holdet bruger til at beregne dyrets kropsorientering, vinge- og ledvinkler og lineære og vinkelhastigheder på forskellige tidspunkter.

Holdet arbejdede med to store brune flagermus, Eptesicus fuscus. Brune flagermus er ret almindelige i Nordamerika og Europa, de jager insekter og raster i huler, bygninger og træer. Forskerne trænede flagermusene til at komme ind i flyvearenaen og lande på en landingsplads udstyret med en kraftsensor, der målte slagkraften af ​​landinger.

Resultaterne viser, at flagermus får jordkontakt med deres ankler, og at de spreder deres flyveenergi ved at absorbere landingskraften i deres benled og ved at bremse deres vingeklap. Vingerne får faktisk aldrig kontakt med jorden.

"Deres vinger er så sarte og tynde, at kontakt sandsynligvis ville skade dem," sagde Breuer.

I stedet bruger flagermus deres vinger til at bremse deres fald før landing og kontrollere orienteringen af ​​deres kroppe. Når deres ankler rører ned, absorberer flagermusene den resterende energi ved at bøje deres ben.

Resultaterne hjælper med at forklare, hvorfor flagermusben og -vinger er så forskellige fra andre pattedyrs. Deres ben, med lange skinneben og korte fødder, er velegnede til at absorbere stød og mangler funktioner som kløer, der kan være i vejen for at udføre deres landingsmanøvre. Deres vinger er derimod utrolig tynde, med reduceret muskelmasse og knogletæthed, hvilket reducerer deres vægt, men også gør dem mere modtagelige for skader. For at kompensere for denne skrøbelighed har flagermusene udviklet sig til at undgå jordkontakt med deres vinger ved kyndigt at absorbere stødkræfter med deres ben.

Forskerne mener, at den detaljerede redegørelse for flagermuslandinger er et godt grundlag for fremtidigt arbejde med henblik på at forbedre robotstyringsalgoritmer til landing af køretøjer og proteser. At forstå mekanikken bag flagermuslandingen kan også hjælpe forskerne med at forstå, hvordan flagermus udfører anden adfærd, som at hænge på hovedet fra vægge eller træer.

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