Die Evolution von Fledermausflügeln und -rufen durch „Nahrungssyndrome“ lässt die Vielfalt gedeihen

Fledermäuse sind eine evolutionäre Erfolgsgeschichte. Mit etwa 1.400 heute lebenden Arten gedeihen sie in jeder Umgebung außer in den Polarregionen.

Sie kommen in einer bemerkenswerten Größenvielfalt vor, vom goldgekrönten Flughund mit einer Masse von 1,2 kg und einer Flügelspannweite von 171 cm bis zu Kittis Schweinsnasen-Hummelfledermaus mit einer Masse von 2 g und einer Flügelspannweite von 33 cm . Die Frequenzen, die alle Fledermäuse während der Echoortung aussenden, sind ebenfalls sehr variabel und reichen von 11 kHz bis 212 kHz. Aber was hat die Entwicklung dieser außergewöhnlichen Vielfalt vorangetrieben?

„Hier zeigen wir damit, dass es bei Fledermausarten eine enge Übereinstimmung zwischen der Flügelform und der Frequenz ihrer Echoortungsvokalisationen gibt. Dieses Muster wurde in früheren Studien nicht gefunden, weil es zwischen den Variationen aufgrund der Familie verborgen ist“, sagte Dr. Bo Luo, Forscher an der China West Normal University und korrespondierender Autor der Studie, die in veröffentlicht wurde Grenzen in Ökologie und Evolution.

„Und vor allem sind beide eng mit der Nahrungsökologie verbunden – dem bevorzugten Lebensraumtyp einer Art und wie sie dort Beute fängt.“

Evolutionäre Kompromisse

Wissenschaftler wussten bereits, dass unterschiedliche Flügelformen für Fledermäuse in bestimmten Umgebungen optimal sind: Beispielsweise sind kurze, runde Flügel auf engstem Raum wendiger, während lange, spitze Flügel am besten für schnelle Flüge über große Entfernungen geeignet sind. Die Echoortung erfordert auch Kompromisse: Rufe mit langer Dauer oder hoher Frequenz sind teurer in der Herstellung, aber effektiver bei der Erkennung winziger Beute in Umgebungsgewirr. Wie werden also diese konkurrierenden Anforderungen ausbalanciert?

Luo und Kollegen sammelten veröffentlichte Daten über 152 Fledermausarten in 15 Familien: die Körpermasse jeder Art, die Dauer und Spitzenfrequenz ihrer Echoortungsrufe, die Körpermasse geteilt durch die Flügelfläche („Flügelbelastung“) und den Flügelaspekt Verhältnis“ – das Quadrat der Flügelspannweite dividiert durch die Flügelfläche.

Stellvertretend für die Ökologie ordneten sie jede Art einer von fünf „Sammelgilden“ zu. Zum Beispiel schöpfen Randschleppnetzforscher Insekten oder kleine Fische mit ihrer Schwanzhaut und ihren Füßen von Wasseroberflächen, während Open-Space-Luftsammler Insekten im Freien auf dem Flügel fangen.

Starke Wirkung der Familie

Die Autoren fanden heraus, dass die Spitzenfrequenz der Echoortung und die Flügelmorphologie stark von der Fledermausfamilie abhängen. Dies bedeutet, dass alle anderen evolutionären Muster wahrscheinlich verborgen bleiben, es sei denn, die Bandbreite der Familien und Arten in der Stichprobe ist groß. Und es ist die große Stichprobe der vorliegenden Studie, die gezeigt hat, dass nach Berücksichtigung der Unterschiede zwischen den Familien die Spitzenfrequenz bei der Echoortung und der Flügelform tendenziell positiv miteinander assoziiert sind.

Der korrespondierende Autor Dr. Jiang Feng, Professor an der Northeast Normal University, sagte: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Spitzenfrequenz und die Flügelform miteinander verbunden sind: Beispielsweise neigen Fledermausarten, die im Freien jagen, dazu, lange, spitze Flügel zu haben und zu produzieren lange Echoortungsrufe mit niedriger Frequenz.“

„Im Gegensatz dazu haben Arten, die in Randräumen jagen, eher kurze, runde Flügel und geben kurze Rufe mit mittlerer Frequenz ab. Und Arten, die in engen Räumen nach Nahrung suchen, haben tendenziell kurze, runde Flügel und hochfrequente Rufe.“

Ausgeprägte Futtersuchsyndrome

Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass sich Echoortungsparameter und Flügelform nicht unabhängig voneinander entwickelt haben. Vielmehr entwickelten sie sich beide so, wie es die Nahrungsökologie jeder Art vorschrieb. Für jede Art von Lebensraum gibt es eine einzigartige optimale evolutionäre Lösung – ein Nahrungssuchsyndrom – das die Flügelform und Echoortungsmerkmale mit dem Nahrungssuchemodus abgleicht. Diese Syndrome haben sich in jeder Familie wiederholt entwickelt.

„Wir zeigen, dass die Ökologie der Nahrungssuche die korrelierte Evolution der Flügelmorphologie und der Echoortungsrufe in existierenden Fledermäusen antreibt. Das bedeutet nicht unbedingt, dass sich Flug und Echoortung gleichzeitig entwickelt haben. Um die Frage zu beantworten, was zuerst da war, brauchen wir Forschung, die Ähnlichkeiten in den Vorderbeinen untersucht Form, das Gehörsystem und damit verbundene Merkmale zwischen existierenden Fledermäusen und Fossilien von Fledermaus-Vorfahren“, sagte Luo.