Vuelo de murciélago - Bat flight
Los murciélagos son el único mamífero capaz de volar de verdad . Los murciélagos usan el vuelo para capturar presas, reproducirse, evitar depredadores y migrar a largas distancias. La morfología de las alas de murciélago suele estar altamente especializada en las necesidades de la especie.
Evolución
Charles Darwin previó un problema con su teoría de la evolución por selección natural en la evolución de rasgos complejos como los ojos o "la estructura y hábitos de un murciélago". De hecho, los fósiles de murciélagos más antiguos son muy similares en morfología de alas a los murciélagos de hoy, a pesar de vivir y morir hace 52,5 millones de años. Se supone que el antepasado común de todos los murciélagos fue un cuadrúpedo arbóreo del hemisferio norte . Se predice que este antepasado vivió hace 64 millones de años en la frontera del Cretácico y el Paleógeno , según datos moleculares y paleontológicos. Hay una brecha en el registro fósil, y no existen fósiles de transición desde este ancestro cuadrúpedo hasta la aparición del murciélago moderno. No está claro cuánto duró la transición del cuadrúpedalismo al vuelo motorizado. Después de evolucionar el vuelo motorizado, los murciélagos se sometieron a una radiación adaptativa masiva , convirtiéndose en el segundo orden de mamíferos más específico , después de los roedores .
Un estudio de 2011 planteó la hipótesis de que, en lugar de haber evolucionado a partir de planeadores, los antepasados de los murciélagos eran revoloteadores, aunque los investigadores no encontraron ninguna evidencia real para esta teoría. Un estudio de 2020 propuso que el vuelo en murciélagos podría haberse originado de forma independiente al menos tres veces, en los grupos Yangochiroptera , Pteropodidae y Rhinolophoidea .
Adaptaciones para vuelo
Para hacer posible el vuelo motorizado, los murciélagos tuvieron que desarrollar varias características. El vuelo de los murciélagos requirió el aumento del área de superficie de la membrana entre los dedos de las extremidades anteriores, entre las extremidades anteriores y las traseras, y entre las extremidades posteriores. Los murciélagos también tuvieron que desarrollar un hueso cortical más delgado para reducir las tensiones de torsión producidas por los movimientos de propulsión descendente. Los murciélagos tuvieron que desviar la inervación a los músculos de sus alas para permitir el control del vuelo motorizado. La fuerza y la masa de la musculatura de las extremidades anteriores también tuvieron que incrementarse para permitir poderosos movimientos ascendentes y descendentes.
Forma de ala
Acorde de ala
La longitud de la cuerda de un ala de murciélago es la distancia desde el borde de ataque hasta el borde de salida medida paralela a la dirección de vuelo. La longitud media de la cuerda es una medida estandarizada que captura una longitud de cuerda representativa durante todo un ciclo de flaps. Dada el área del ala S y la envergadura b , la cuerda media se puede calcular mediante,
Relación de aspecto
La relación de aspecto se ha calculado con diferentes definiciones. Los dos métodos descritos aquí dan valores diferentes y no comparables. El primer método de cálculo utiliza la envergadura by el área del ala S, y viene dado por,
Usando esta definición, los valores típicos de la relación de aspecto caen entre 5 y 11 dependiendo de la morfología del ala de una especie dada. La velocidad de vuelo más rápida se correlaciona significativamente con relaciones de aspecto más altas. Las relaciones de aspecto más altas disminuyen los costos energéticos del vuelo, lo que es beneficioso para las especies migratorias.
Otra forma de calcular la relación de aspecto del ala es tomando la longitud de la muñeca hasta la punta del tercer dedo, sumando la longitud del antebrazo y luego dividiendo ese total por la distancia desde la muñeca hasta el quinto dedo.
Ala cargando
La carga alar es el peso del murciélago dividido por el área del ala y se expresa usando la unidad N / m 2 (newtons por metro cuadrado). Dado un murciélago de masa m , la carga alar Q es,
En el caso de los murciélagos, los valores de carga de las alas suelen oscilar entre 4 y 35 N / m 2, según la especie de murciélago. La carga de masa difiere solo por una constante g , y se expresa en kg / m 2 .
En un metaanálisis que cubría 257 especies de murciélagos, se observaron valores de carga alar relativa más altos en murciélagos que vuelan a velocidades más altas, mientras que los valores de carga alar más bajos se correlacionaron con una mejor maniobrabilidad de vuelo. Además, se observó que los murciélagos con menor carga en las alas tenían una mejor capacidad de transporte de masa y podían transportar presas más grandes mientras volaban.
Puntas de las alas
Los murciélagos con puntas de ala más grandes tienen velocidades de vuelo más lentas. Las alas con puntas redondeadas tienen relaciones de aspecto más bajas y están asociadas con un vuelo más lento y maniobrable.
Morfología de las alas en relación con la ecología
Hawking rápido
Los murciélagos que consumen insectos mediante la venta ambulante (persecución y captura aérea) deben poder viajar a altas velocidades y deben emplear un alto nivel de maniobrabilidad. Las adaptaciones morfológicas que favorecen este estilo de vuelo incluyen una carga alar alta, puntas de las alas largas y puntiagudas y alas con relaciones de aspecto elevadas. La familia de murciélagos Molossidae se considera altamente especializada en la cetrería, con proporciones de aspecto y carga alar inusualmente altas. Estos rasgos los hacen capaces de alcanzar velocidades increíblemente rápidas. Se cree que los murciélagos de cola libre mexicanos son el mamífero más rápido de la tierra, capaz de volar a velocidades horizontales sobre una superficie nivelada de hasta 160 km / h (100 mph).
Espigueo
Los murciélagos que recolectan insectos capturan presas estacionarias en un sustrato sólido. Este método de alimentación requiere que los murciélagos se ciernen sobre el sustrato y escuchen los ruidos de los insectos. Las puntas de las alas cortas y redondeadas en los murciélagos espigadores pueden ser ventajosas para permitir la maniobrabilidad del vuelo en un espacio aéreo abarrotado. Las puntas de las alas puntiagudas pueden ser perjudiciales para la capacidad de un murciélago para recolectar insectos.
Pesca de arrastre
Los murciélagos con este estilo de búsqueda de alimento arrancan insectos de la superficie de una masa de agua. Los piscívoros emplean el mismo estilo de vuelo para atrapar peces justo debajo de la superficie del agua. Los murciélagos de arrastre viajan a velocidades más lentas, lo que significa que requieren poca carga alar.
Frugivoría
Los frugívoros tienen relaciones de aspecto por debajo del promedio. Los murciélagos frugívoros tienen una carga alar variable, que corresponde a la estratificación vertical de las selvas tropicales. Los murciélagos frugívoros que viajan por debajo del dosel tienen una mayor carga alar; los murciélagos que viajan por encima del dosel tienen una carga alar intermedia; Los murciélagos que viajan por el sotobosque tienen poca carga alar. Este patrón de disminución de la carga de las alas a medida que el espacio aéreo se vuelve más desordenado es consistente con los datos que sugieren que una menor carga de las alas está asociada con una mayor maniobrabilidad.
Nectarivory
Los nectarívoros , como los espigadores, con frecuencia se desplazarán durante la búsqueda de alimento. Es más probable que los nectarívoros flotantes tengan las puntas de las alas redondeadas, lo que ayuda en la maniobrabilidad. Los nectarívoros que aterrizan en la flor antes de alimentarse tienen peor maniobrabilidad. Los nectarívoros en general tienen relaciones de aspecto más bajas, lo que los hace más adecuados para volar en un entorno desordenado. Los nectarívoros que migran a los recursos alimenticios estacionales, como el género Leptonycteris , tienen una carga alar menor que las especies nectarívoras con áreas de distribución pequeñas.
Carnivory
Los murciélagos que consumen presas de animales que no son insectos se benefician de una carga de alas baja, lo que les permite levantar y transportar presas más grandes. Esta mayor capacidad de elevación incluso les permite alzar el vuelo desde el suelo mientras cargan una presa que es la mitad de su peso corporal.
Sanguinivory
Las tres especies de murciélagos sanguinívoros pertenecen a la subfamilia Desmodontinae . Estos murciélagos se caracterizan por una carga alar relativamente alta y una envergadura corta o media. La alta carga alar les permite velocidades de vuelo más rápidas, lo cual es ventajoso cuando tienen que viajar largas distancias desde sus refugios para encontrar presas. El murciélago vampiro común tiene una relación de aspecto promedio y puntas de las alas muy cortas y ligeramente redondeadas. El murciélago vampiro de patas peludas tiene la relación de aspecto más baja de las tres especies; también tiene puntas de las alas relativamente largas y redondeadas. Los murciélagos vampiro de patas peludas están más adaptados a vuelos maniobrables que las otras dos especies. El murciélago vampiro de alas blancas tiene la relación de aspecto más alta de las tres especies, lo que significa que está más adaptado a vuelos largos.