Haar en vliegende vleermuizen

Zoogdieren hebben haar en een beest met haar is een zoogdier. Haren en zoogdieren vallen samen, net als vogels en veren. Nou ja, bij de huidige beesten natuurlijk. De lijst niet-vogel dino’s met veren wordt steeds langer, en de niet-zoogdier zoogdiervormigen hadden ook haar.
Niet-vogel dino’s? Vogels worden formeel binnen de dinosauriërs ingedeeld, dus ‘ook niet-vogel dino’s hebben veren’ is net iets als: ‘ook de niet-vleermuis zoogdieren hebben haar’.
Niet-zoogdier zoogdiervormigen? De zoogdieren zijn de huidige zoogdieren – eierleggend, buidel en placentaal – en alle fossiele beesten die direct bij deze beesten horen. Daarnaast zijn er fossiel zoogdiervormigen, beesten die zoogdierkenmerken in hun botten hebben maar buiten de huidige groep vallen. Net zoiets als de huidige roofdieren en de roofdiervormigen: zie HIER.

Het oudste gevonden vachtje is dat van Castorocauda lutrasimilis, een zoogdiervormige van de groep Docodonten. Het fossiel is 164 miljoen jaar oud, uit de Midden-Jura, en gevonden in Binnen-Mongolië. Het is een prachtig fossiel, met haar, dekhaar en onderhaar, en al.


Castorodauda lutrasimilis, fossiel en reconstructie (HIER)

De volgende fossielen waarbij haar zichtbaar is zijn 125 miljoen jaar oud, bij een placentaal zoogdier, Eomaia, en een buideldier, Sinodelphys. De oudst bekende zoogdiervormige, Adelobasileus, wordt altijd met een vachtje gereconstrueerd, maar dat is op grond van zijn zoogdierachtigheid in anatomie.

Haren groeien uit een haarzakje; verzorgende bloedvaatjes, een spiertje voor opzetten en een zenuw die bewegingen van de haar kan volgen horen bij de standaarduitrusting van een haarzakje. Zie HIER en HIER)

Haarbewegingen door luchtstromen of door aanraking worden via die zenuwen doorgegeven aan de hersenen. Wimpers zijn heel gevoelig bij aanraking. Snorharen zijn gespecialiseerde haren om de omgeving mee te verkennen. Haren zijn evengoed een tastzintuig als een beschutting tegen kou.


Snorharen

Vleermuizen hebben een vachtje, maar hun vlieghuid lijkt kaal.




Maar die vlieghuid is niet kaal! Alleen zijn de haartjes erg klein; zoals in een artikel gepubliceerd op 5 juli 2011 staat, het zijn zintuigjes voor het ontdekken van luchtstromen.
Uit dat artikel blijkt dat de zintuigjes al in 1912 bekend waren, maar dat in de tussenliggende 100 jaar er misschien niet meer dan drie keer naar gekeken is.
Op de eigenlijke vlieghuid staan haartjes van 0.1 – 0.6 mm lang, met een doorsnee aan de punt van 200–900 nm (1 nm, is 1 nanometer, is 1×10−6 mm). Deze kleine haartjes staan in rijen, met ongeveer een haar per mm2. De haartjes zijn zo klein dat er maar een folliekelcel nodig is voor de bouw. De haartjes worden aan boven en onderkant van de vleugel gevonden.


Electronenmicroscoop foto van de haartjes en waar ze op de vleugelmembraan gevonden worden.

In een experiment met een klein aantal vleermuizen van twee soorten, de insecteneter Eptesicus fuscus en de vruchten- en nectareter Carollia perspicillata is gekeken naar de functie van de haartjes. Het experiment heeft twee delen, de eerste een hersenstudie om na te gaan of de haartjes werkelijk luchtstromen naar de hersenen doorseinen en een tweede om te zien of de experimentele afwezigheid van de haartjes er toe doet bij vliegen.

In het eerste experiment werd gekeken of een luchtstroom op een bepaalde plek in een bepaalde richting leidt tot toename van de zenuwprikkels naar de hersenen. Die zenuwoverdracht van tastorgaan naar hersenen bleek aan te tonen. De plaats op de vliegmembraan en de richting van de luchtstroom doen er daarbij toe. Als controle is gekeken naar zacht aanraken van de membraan. Dat blijkt niet tot dezelfde zenuwprikkels te leiden. Er is een set andere tastorgaantjes die membraanspanning doorgeven naar de hersenen, en dan ook aanraking signaleren.


Luchtstromen kunnen van alle kanten komen. In een experiment werd nagegaan of de richting van de luchtstroom effect heeft. Op plaats 2 (groen) heeft luchtstroom uit de richting 90° het meeste effect; een luchtstroom vanaf 90° geeft de meeste zenuwprikkels naar de hersenen.

Vleermuizen kregen een vliegtaakje in een vliegkamer: een meelworm of een stukje banaan zoeken. Dat moesten ze 10x doen per vleermuis, zodat een vleermuis het idee had. Daarna werden delen van hun vleugels behandeld met een verdund ontharingsmiddel. Dat had verdwijnen van de kleine haartjes tot gevolg; niet van de omringende cellen, dus de haar kan weer aangroeien. Binnen 24 uur kreeg de vleermuis de taak weer 10x. Het bleek dat de vleermuizen na ontharing sneller vlogen, en minder scherpe hoeken maakten.


Vluchtpad voor ontharing (A) en na ontharing (B). Eptesicus fuscus


Vluchtsnelheid en draaihoek bij Carollia perspicillata voor (zwarte lijn) en na (gekleurde lijnen) ontharing van delen van de vleugelmembraan. Voor de snelheid is alleen ontharing langs de achterrand (trailing edge) van belang, voor de draaihoek ook ontharing op andere delen van de vleugel.

Waarom zou een vleermuis sneller gaan vliegen? De vleermuis krijgt minder feedback van de tastorgaantjes op zijn vleugels, zal daardoor zijn snelheid iets te laag inschatten. Compensatie van de vliegsnelheid naar het waargenomen luchtstroomniveau van de vorige vluchten op dezelfde plaats zou dan tot sneller vliegen leiden.

Haar: allerlei functies, verdediging als in het stekelvarken, voor warmte-isolatie bij de meeste zoogdieren, als tastorgaan in snorharen, en als zintuig voor het ontdekken van luchtstromen in vleermuizen.

*************************
S.Sterbing-D’Angeloa, M. Chadha, C. Chiu, B Falk, W. Xian, J. Barcelo, J.M. Zook & C.F. Mossa, 2011. Bat wing sensors support flight control. PNAS 108: 11291–11296 (5 July 2011)
http://nl.wikipedia.org/wiki/Castorocauda
http://nl.wikipedia.org/wiki/Eomaia
http://nl.wikipedia.org/wiki/Sinodelphys
http://en.wikipedia.org/wiki/Adelobasileus