Projektanslag

Laserpulser visar hur fladdermöss flyger

Komplexa luftvirvlar ligger bakom fladdermössens flygförmåga. Nya rön berättar om hur evolutionen har försett både fladdermöss och fåglar med deras unika egenskaper. Forskningen kan dessutom komma att leda fram till helt nya typer av luftfarkoster.

Fladdermus på bildskärm

Mörker råder i vindtunnellaboratoriet vid Lunds universitet. Plötsligt blåser det upp en lätt bris, och ett tunt moln av vattenånga sveper in genom tunnelns glasade mätsektion. Från ett rör droppar honungsvatten, och snart kommer den första fladdermusen flaxande från sitt gömställe högt uppe i tunneltaket, gör en tvär u-sväng och stannar i luften vid droppen. 

Experimentet kan börja.

– En möjlighet vore att använda sådana farkoster i samband med stora katastrofer, då man inte vill sända in människor. Det kan till exempel handla om gasläckor eller ett haveri på ett kärnkraftverk. Men det är en bit in i framtiden säger Anders Hedenström.

– Då trycker vi på alla knappar, lasern går igång och kameror börjar filma. Det är Anders Hedenström som berättar. Han är professor i teoretisk ekologi och leder den världsunika forskningen om flygförmågan hos fladdermöss och fåglar. Det gröna laserljuset lyser upp dimpartiklarna bakom fladdermusen och med höghastighetskameran registreras vingslagen. Partiklarna bildar föränderliga mönster som kan analyseras direkt i datorn. Det går att mäta förflyttningens längd och riktning, och man får en bild av luftvirvlarna, själva flygningens aerodynamik.

Den här metoden använde Anders Hedenström först på fåglar 2003, och fick spännande resultat. Nu görs jämförelser med fladdermöss, och det finns tydliga skillnader.
Virvelmönster

– Virvelmönstret hos fladdermöss är inte detsamma som hos fåglarna. Fladdermössen använder vingarna åt båda håll, som ett segel, och varje vinge ger upphov till varsin luftvirvel, medan fåglarnas vingar bildar en gemensam virvel. Fåglar som flaxar upp och ner med vingarna särar på sina fjädrar när vingen går upp. Då passerar luftströmmen mellan fjädrarna, som ger ett minimalt luftmotstånd.

Fladdermöss kan inte göra på samma sätt. På deras vingar sitter ett hudmembran, men genom vingarnas rotation får de tillräcklig lyftkraft och kan ta sig upp i luften. De olika virvlarna är förklaringen till att fladdermöss rör sig ryckigt. De små varelserna kastas hit och dit i luften under flygningen. Ändå är deras flygteknik mycket effektiv och energibesparande, och på vissa sätt bättre än fåglarnas.

– Fladdermössen kan vända på en femöring. Deras förmåga att manövrera är överlägsen, säger Anders Hedenström. Hedenströms forskning är uppmärksammad världen över och har publicerats i ledande vetenskapliga tidskrifter. En studie prydde till och med omslaget på tidskriften Science i maj 2007.

– Det är enormt roligt, särskilt när man tänker på vilket nålsöga det är att ta sig in genom för att få sina forskningsrapporter antagna där.

I Sverige finns 18 olika arter av fladdermöss, men de är fridlysta och dessutom insektsätare och därför olämpliga för fångenskap. Istället använder Lundaforskarna långtungade fladdermöss från Sydamerika. De bor i en container invid laboratoriet. Därinne är det tropiskt varmt, 25 grader, och hög luftfuktighet. Dygnsrytmen har anpassats till forskarnas kontorstid, så att dag har blivit natt för de nattaktiva fladdermössen.

Under 2008 planerar de tre doktoranderna i projektet en treveckorsresa till Venezuelas regnskogar för att lära sig mer om fladdermössens beteende.

– Det ska bli spännande att få se dem i deras naturliga miljö, säger doktoranden Florian Muijres, som sökt sig till Lund från nederländska Delft. 

Vindtunnellaboratoriet

Vindtunnellaboratoriet byggdes ursprungligen med medel från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, och det senaste anslaget från Stiftelsen gör det nu möjligt att utveckla forskningen. En ny laser och nya kameror har köpts in, som tillåter mer avancerade experiment.

– Den nya lasern är betydligt snabbare, säger Anders Hedenström, och med de nya kamerorna kan vi ta tvåhundra bilder i sekunden och i detalj fånga rörelserna. Dessutom får vi ett tredimensionellt flöde genom att vi filmar i stereo. Nu ökar också intresset för tillämpningar av forskningen. Det finns tankar på att konstruera mikrofarkoster utifrån fladdermössens flygteknik. Farkosterna skulle kunna användas både för militärt och civilt bruk.

– En möjlighet vore att använda sådana farkoster i samband med stora katastrofer, då man inte vill sända in människor. Det kan till exempel handla om gasläckor eller ett haveri på ett kärnkraftverk. Men det är en bit in i framtiden, säger Anders Hedenström.

I november 2005 och i mars 2006 beviljades ytterligare stöd till projektet.

Fortsättningsanslaget avser kompletterande stöd för att kunna öka hastigheten i proteomanalysen och för att under ytterligare c:a 3 år kunna identifiera 50% av det mänskliga proteomet som styrs av icke-polymorfa gener.

Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström