Kolibri fliegt eher wie ein Insekt als ein Vogel, sagt Studie


Haben Sie einen winzigen Kolibri gesehen, der vor einer Blume schwebt und dann blitzschnell zu einer anderen fliegt und sich gefragt hat: Wie macht er das?

Eine neue detaillierte, dreidimensionale aerodynamische Simulation des Kolibriflugs zeigt, dass der Kolibri seine flinken Kunstflugfähigkeiten durch einen einzigartigen Satz aerodynamischer Kräfte erreicht, die näher an denen von fliegenden Insekten als an anderen Vögeln ausgerichtet sind.


Die neue Supercomputer-Simulation wurde von zwei Maschinenbauingenieuren der Vanderbilt University in Zusammenarbeit mit einem Biologen der University of North Carolina in Chapel Hill erstellt. Es wird in einem Artikel beschrieben, der diesen Herbst in derZeitschrift der Royal Society Interface.

Bildnachweis: David Levinson/Flickr

Bildnachweis:David Levinson/Flickr

Seit einiger Zeit sind sich Forscher der Ähnlichkeiten zwischen Kolibri- und Insektenflug bewusst, aber einige Experten haben ein alternatives Modell unterstützt, das vorschlug, dass die Flügel von Kolibris aerodynamische Eigenschaften haben, die denen von Hubschrauberblättern ähneln.

Die neue realistische Simulation zeigt jedoch, dass die winzigen Vögel unstete Luftströmungsmechanismen nutzen und unsichtbare Luftwirbel erzeugen, die den Auftrieb erzeugen, den sie brauchen, um zu schweben und von Blüte zu Blüte zu fliegen.




Sie könnten denken, dass der Kolibri, wenn er einfach schnell und stark genug mit seinen Flügeln schlägt, genug Luft nach unten drücken kann, um seinen kleinen Körper über Wasser zu halten. Aber laut Simulation ist die Aufzugsproduktion viel kniffliger.

Wenn der Vogel beispielsweise seine Flügel nach vorne und nach unten zieht, bilden sich winzige Wirbel über den Vorder- und Hinterkanten und verschmelzen dann zu einem einzigen großen Wirbel, der einen Niederdruckbereich bildet, der für Auftrieb sorgt. Darüber hinaus steigern die winzigen Vögel den Auftrieb, den sie erzeugen, indem sie ihre Flügel beim Schlagen nach oben schlagen (sie entlang der Längsachse drehen).

Kolibris führen einen weiteren aerodynamischen Trick aus – einen, der sie von ihren größeren gefiederten Verwandten unterscheidet. Sie erzeugen nicht nur beim Abschlag positiven Auftrieb, sondern erzeugen auch beim Aufschlag Auftrieb, indem sie ihre Flügel umdrehen. Wenn sich die Vorderkante nach hinten zu bewegen beginnt, dreht sich der darunter liegende Flügel herum, so dass die Oberseite des Flügels zur Unterseite und die Unterseite zur Oberseite wird. Dadurch kann der Flügel einen Vorderkantenwirbel bilden, wenn er sich nach hinten bewegt und einen positiven Auftrieb erzeugt.

Laut Simulation erzeugt der Abschlag den größten Teil des Schubs, aber das liegt nur daran, dass der Kolibri mehr Energie hineinsteckt. Der Aufschlag erzeugt nur 30 Prozent so viel Auftrieb, benötigt aber nur 30 Prozent so viel Energie, wodurch der Aufschlag genauso aerodynamisch effizient ist wie der kräftigere Abschlag.


Große Vögel hingegen erzeugen fast ihren gesamten Auftrieb beim Abschlag. Sie ziehen ihre Flügel in Richtung ihres Körpers ein, um den negativen Auftrieb zu reduzieren, den sie beim Aufwärtsschlag erzeugen.

Obwohl Kolibris viel größer sind als fliegende Insekten und die Luft bei ihrer Bewegung heftiger aufwirbeln, ist ihre Flugweise laut den Forschern näher mit Insekten als mit anderen Vögeln verwandt.

Insekten wie Libellen, Stubenfliegen und Mücken können auch schweben und vorwärts und rückwärts und von einer Seite zur anderen fliegen. Obwohl die Konstruktion ihrer Flügel sehr unterschiedlich ist und aus einer dünnen Membran besteht, die durch ein Venensystem versteift ist, nutzen sie auch instationäre Luftströmungsmechanismen, um Wirbel zu erzeugen, die den Auftrieb erzeugen, den sie zum Fliegen benötigen. Ihre Flügel sind auch in der Lage, sowohl beim Auf- als auch beim Abschlag positiven Auftrieb zu erzeugen.

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