Die komplizierte Flugsteuerung von Kolibris.
Kleine Vögel, die Hummingbirds genannt werden, besitzen spezielle Fähigkeiten. Mit ihren langen Schnäbeln können sie Nektar aus Blüten entnehmen, während sie fliegen, obwohl dies oft Flügelschläge erfordert. In einer neusten Studie beschreiben Wissenschaftler diese Fähigkeit und ihre Mechanismen.
Hummingbirds besitzen außergewöhnliche Flugkontrolle, da sie häufig Flügelschläge durchführen und ihre verlängerten Schnäbel mit beeindruckender Genauigkeit in die Blütenkronen führen. Eine Gruppe unter Leitung von Duncan Leitch von der University of California, Los Angeles untersucht, wie diese Tiere dies komplexes Verfahren beherrschen. Die Forscher messen die Reaktion von Nerven und Gehirnzellen bei Anna-Hummingbirds (Calypte anna) auf die geringsten Luftströmungen.
Es stellt sich heraus, dass auch die geringsten Luftströmungen an den Federspitzen einen entsprechenden Reaktion in den Gehirnbereichen für den Flug auslösen. Die Intensität dieser Luftströmung ändert sich je nach Distanz zu einem Objekt. Diese minimalen Bewegungen an den Federspitzen lösen einen Signal von speziellen Rezeptoren in den Flügeln aus.
Die Forscher identifizierten ein Netzwerk von Neuronen in den Flügeln, das sie für die Übertragung von Signalen an das Gehirn halten, wenn diese durch die geringsten Luftströmungen aktiviert werden. Als ergänzende Entdeckung entdeckten sie deutlich größere Zellklumpen im Gehirn, die auf Stimulation an den Flügelrändern reagierten - wahrscheinlich die intrinsischen Flugänderungen erleichtern.
Flower and hummingbirds with nectar by
Die Beine dieser Vögel zeigen außerdem eine außergewöhnliche Empfindlichkeit auf Luftströmungen und Kräfte, die mit dem Fliegen verbunden sind. Nach Angaben der Forscher wird die Intensität der Luftdruckänderung - beeinflusst durch die Nähe zu einem Objekt - von Nervenzellen an der Basis der Federn und in der Haut der Beine wahrgenommen und ins Gehirn übertragen, das die Körperposition relativ zu einem Objekt bestimmt.
Raumwahrnehmung
Hummingbirds besitzen auch ein dreidimensionales Körperkartenbild, um ihre Flugbewegungen zu steuern. Die Forscher schlagen vor, dass zwei Kerngebiete im Hirn für diesen Prozess unerlässlich sind. Eines der Kerngebiete wahrnimmt Berührungen auf dem Kopf und Gesicht, während das andere Berührungen an den übrigen Körperteilen verarbeitet. In den Gesichtszonen zeigten Hummingbirds eine unvergleichliche Empfindlichkeit auf die leichtesten Berührungen, laut der Studie in "Current Biology".
Kevin Schloat [CC BY-ND 2.0]
Zebrafinchs (Taeniopygia guttata), die ebenfalls untersucht wurden, zeigen eine ähnliche Organisation für den Sensory-Pfad, aber weniger effiziente Bereiche im Vergleich zu Hummingbirds. Dies deutet darauf hin, dass diese Bereiche für die beeindruckenden Flugmanöver der Hummingbirds verantwortlich sind. Laut Leitch: "Unsere Hummingbirds reagierten häufig auf die leichtesten Berührungen, die wir geben konnten."
Neurophysiologie der Interaktion
Leitch und seine Mitarbeiter beobachteten die Aktivierung von Neuronen in Echtzeit durch Elektroden in Hummingbirds und Finchs. Durch die Platzierung dieser Elektroden und leichte Berührungen mit Wandstöcken oder Luftströmungen konnten sie die echte Nervenaktivität als Reaktion auf taktile Reize an verschiedenen Bereichen aufzeichnen.
Zoomed-in view of long hummingbird beak by
In verwandter Forschung beobachteten Wissenschaftler von der University of California, Berkeley Hummingbirds in einem Windkanal. Sie bemerkten, dass die bereits hohe Frequenz von Flügelschlägen weiter zunahm, wenn die Hummingbirds rückwärts flogen - von 40 auf 44 Schläge pro Sekunde (in "Journal of Experimental Biology"). Einige Forscher berichteten sogar höhere Flügelschlagfrequenzen bei Hummingbirds.
*Hauptbild: Blume und Hummingbirds mit Nektar von Kevin Schloat [CC BY-ND 2.0]
*In-Text-Bild: Vergrößerter Blick auf langen Hummingbird-Schnabel von Kevin Schloat [CC BY-ND 2.0]
Kevin Schloat [CC BY-ND 2.0]
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