Skok w noc. Jak nietoperze startują i lądują?
W letni wieczór wystarczy stanąć przed wejściem do starego fortu, u wylotu jaskini albo pod strychem kościoła. Przez dłuższą chwilę nic się nie dzieje. Potem nagle z ciemności wyłania się pierwszy nietoperz. Dosłownie spada z miejsca, w którym wisiał przez cały dzień, po czym błyskawicznie rozkłada skrzydła i znika w mroku. Za nim pojawiają się kolejne. Po kilku minutach nad głową przelatują już dziesiątki zwierząt, każde wykonując ten sam niezwykle precyzyjny manewr.
Kilka godzin później rozegra się drugi spektakl, choć tym razem znacznie trudniejszy do zauważenia. Wracające z nocnych łowów nietoperze będą musiały wyhamować niemal w miejscu, obrócić ciało do góry nogami i z niezwykłą dokładnością uchwycić się stropu jaskini, belki strychu czy szczeliny w murze. Wszystko trwa krócej niż sekundę. To właśnie te ułamki sekund od lat próbują zrozumieć biolodzy, biomechanicy i inżynierowie.
Start nietoperza wygląda zupełnie inaczej niż u większości latających zwierząt. Zwierzę wiszące głową w dół nie potrzebuje rozbiegu ani odbicia od podłoża. Wystarczy, że rozluźni chwyt tylnych kończyn. Przez ułamek sekundy swobodnie opada, po czym szeroko rozkłada skrzydła i wykonuje pierwsze energiczne uderzenie. Jak opisali Swartz i współpracownicy (2012), już podczas tych pierwszych ruchów skrzydła zmieniają swoją powierzchnię i krzywiznę. Elastyczna błona napina się i rozciąga, a długie palce regulują jej kształt, umożliwiając natychmiastowe wytworzenie siły nośnej i pełną kontrolę nad kierunkiem lotu.
Nie wszystkie gatunki rozpoczynają jednak lot z sufitu jaskini czy belki na strychu. Niektóre odpoczywają na pniach drzew lub w szczelinach skalnych i muszą najpierw odepchnąć się od podłoża. Zdarza się również, że nietoperz znajdzie się na ziemi. W takiej sytuacji wzbijanie się w powietrze staje się znacznie trudniejsze. Gardiner i współpracownicy (2011) przeanalizowali zachowanie pięciu gatunków i wykazali, że zwierzę najpierw wykonuje energiczny skok z wykorzystaniem wszystkich kończyn, a dopiero po chwili skrzydła przejmują główną rolę napędową. Większe gatunki osiągały większą prędkość i wyższy skok niż mniejsze, jednak autorzy nie stwierdzili prostego związku pomiędzy sprawnością takiego startu a trybem życia poszczególnych gatunków.
Kiedy nietoperz znajdzie się już w powietrzu, jego skrzydła nieustannie zmieniają swój kształt. Dzięki temu zwierzę może wykonywać niezwykle ciasne zakręty, błyskawicznie zmieniać kierunek lotu i precyzyjnie kontrolować prędkość. Ta wyjątkowa manewrowość okazuje się szczególnie ważna podczas powrotu do kryjówki.
Lądowanie jest bowiem znacznie trudniejsze niż sam start. Lecący z dużą prędkością nietoperz musi niemal jednocześnie wyhamować, odwrócić ciało o blisko 180 stopni i zaczepić pazury tylnych kończyn o sklepienie jaskini, strop budynku lub gałąź. Riskin i współpracownicy (2009) wykazali, że cały ten manewr trwa krócej niż sekundę. U części gatunków pierwszy kontakt z powierzchnią następuje wyłącznie za pomocą tylnych kończyn, u innych pomagają również kciuki skrzydeł. Dzięki temu siła uderzenia rozkłada się na większą liczbę punktów podparcia.
Przez wiele lat sądzono, że obrót wykonywany tuż przed lądowaniem jest przede wszystkim skutkiem działania sił aerodynamicznych. Badania Bergou i współpracowników (2015) pokazały jednak, że nietoperze wykorzystują również prawa mechaniki. Częściowe złożenie jednego skrzydła przy jednoczesnym pozostawieniu drugiego bardziej rozpostartego zmienia rozmieszczenie masy ciała. Powstający moment bezwładności pomaga wykonać obrót i ustawić ciało we właściwej pozycji jeszcze przed uchwyceniem podłoża.
Jednym z najbardziej niezwykłych przykładów jest Thyroptera tricolor – niewielki tropikalny nietoperz zamieszkujący zwinięte liście roślin. Na stopach i kciukach ma przyssawki, dzięki którym może bezpiecznie utrzymać się na gładkiej powierzchni. Boerma i współpracownicy (2019) wykazali, że jego lądowanie przebiega według precyzyjnego scenariusza. Najpierw zwierzę dokładnie ustawia tor lotu, następnie na moment przestaje poruszać skrzydłami, a dopiero w ostatniej chwili przyczepia się do wnętrza liścia. Autorzy uznali, że sposób lądowania jest bezpośrednio związany z wykorzystywaniem tak nietypowego schronienia.
To odkrycie stało się punktem wyjścia do kolejnych badań. W 2024 roku Boerma i współpracownicy porównali biomechanikę lądowania kilkunastu gatunków reprezentujących różne linie ewolucyjne z rodzajem wykorzystywanych przez nie schronień. Analiza wykazała, że współczesne nietoperze stosują cztery podstawowe strategie lądowania, różniące się sposobem obrotu ciała, liczbą kończyn uczestniczących w pierwszym kontakcie z podłożem oraz siłą uderzenia (Boerma i wsp., 2024).
Okazało się, że gatunki odpoczywające pod stropami jaskiń, mostów czy budynków wykonują najbardziej skomplikowane akrobacje. Nietoperze wykorzystujące pionowe szczeliny, pnie drzew lub elastyczne liście stosują natomiast prostsze manewry, dostosowane do charakteru schronienia. Autorzy odtworzyli również prawdopodobny przebieg ewolucji tych zachowań. Ich analizy wskazują, że wspólny przodek współczesnych nietoperzy wykonywał stosunkowo proste lądowanie z wykorzystaniem wszystkich czterech kończyn. Bardziej złożone manewry pojawiły się później, niezależnie w kilku liniach ewolucyjnych, umożliwiając zasiedlanie nowych typów schronień (Boerma i wsp., 2024).
Kiedy następnym razem będziecie obserwować wieczorny wylot kolonii, zobaczycie jedynie ciemne sylwetki znikające w mroku. Warto jednak pamiętać, że każdy z tych lotów jest efektem milionów lat ewolucji i niezwykle precyzyjnej współpracy mięśni, kości, błony lotnej oraz układu nerwowego. To właśnie dzięki temu nietoperze wykonują manewry, które do dziś inspirują naukowców badających biomechanikę lotu.
Fot. Nocek rudy Myotis daubentonii; Autor. Maurycy Ignaczak
Źródła informacji
Reeder D.M. (2025). The Lives of Bats. A Natural History. Princeton University Press.
Swartz S.M., Iriarte-Díaz J., Riskin D.K., Breuer K.S. (2012). A Bird? A Plane? No, It’s a Bat: An Introduction to the Biomechanics of Bat Flight. W: Evolutionary History of Bats. Cambridge University Press.
Gardiner J.D., Nudds R.L., Codd J.R. (2011). No apparent ecological trend to the flight-initiating jump performance of five bat species. Journal of Experimental Biology, 214: 2182–2188.
Riskin D.K., Bahlman J.W., Hubel T.Y., Ratcliffe J.M., Kunz T.H., Swartz S.M. (2009). Bats Go Head-under-Heels: The Biomechanics of Landing on a Ceiling. Journal of Experimental Biology, 212: 945–953.
Bergou A.J., Swartz S.M., Vejdani H., Riskin D.K., Reimnitz L., Taubin G., Breuer K.S. (2015). Falling with Style: Bats Perform Complex Aerial Rotations by Adjusting Wing Inertia. PLOS Biology, 13(11): e1002297.
Boerma D.B., Tinghitella R.M., Santana S.E. i wsp. (2019). Specialized Landing Maneuvers in Spix’s Disk-winged Bats (Thyroptera tricolor) Reveal Linkage Between Roosting Ecology and Landing Biomechanics. Journal of Experimental Biology, 222.
Boerma D.B. i wsp. (2024). Roosting Ecology Drives the Evolution of Diverse Bat Landing Biomechanics. iScience.
