Sturzflug, Segelflug, Schwebeflug

Der Sturzflug des Wanderfalken

Der Wanderfalke (Falco peregrinus) ist ein Greifvogel, der sich auf die Jagd kleinerer und mittelgroßer Vögel in der Luft spezialisiert hat. Er ist bekannt dafür, sich im Gleitflug bis zu 1.000 Meter hoch in die Luft zu schrauben, um dann im Sturzflug auf einen weiter unten vorbeifliegenden Vogel zu stürzen. Dabei kann er Geschwindigkeiten von über 300 Stundenkilometern erreichen. Weltrekord. Um das zu schaffen, hat er im Laufe der Evolution ein paar Anpassungen vorgenommen: Das Gefieder des Falken ist besonders robust und dicht, die Federn liegen eng am stromlinienförmigen Körper an und bilden eine glatte Oberfläche. So können sie sich bei dem wilden Sturz nicht aufstellen oder durch den großen Luftwiderstand herausgerissen werden. Das würde die Geschwindigkeit verringern und auch zu Turbulenzen führen, die die Manövrierfähigkeit des Falken beeinträchtigten. Apropos: Im Sturzflug hat der Vogel die Flügel so eng an den Körper angelegt, dass sie als Steuerinstrument weitgehend ausfallen. Stattdessen nutzt er den Schwanz: Je nachdem, ob er ihn hochstellt oder runterklappt, verändert sich der Winkel seines Sturzfluges. Durch das Auffächern des Schwanzes kurz vor Erreichen der Beute kann er abbremsen. Richtungsänderungen werden auch durch kleine Drehungen des Körpers erreicht und durch das leichte Anheben der Deckfedern bei bestimmten Manövern. Der eigentliche Schlag der Beute erfolgt dann durch die zusammengeballten Krallen.

Wer mit 300 Stundenkilometern seiner Beute entgegenjagt, bekommt eine Menge Luft ins Gesicht. Das Atmen bei so hohen Geschwindigkeiten ist gar nicht so einfach. Wanderfalken haben dafür eine spezielle Anpassung entwickelt: Kleine knöcherne Zapfen in ihren Nasenlöchern verwirbeln die anströmende Luft, sodass sie abgebremst wird. Trotz der hohen Geschwindigkeit entsteht kein Überdruck in der Lunge und der Falke kann selbst im Sturzflug normal weiteratmen. Weil Wanderfalken ihre Jagdtechnik perfektioniert haben und es Vögel und freien Himmel eigentlich überall gibt, gehören sie zu den ganz wenigen Arten, die außer in der Antarktis auf allen Kontinenten zu Hause sind.

Der lautlose der Flug der Eulen

Einen Höckerschwan beim Start in die Luft zu beobachten, ist ein echtes Spektakel. Flügelschwingend und mit seinen großen Füßen über das Wasser laufend, nimmt er langsam Fahrt auf und schwingt sich schließlich in die Luft. Bei jedem Flügelschlag, der die Luft nach unten verdrängt, ist ein lautes Rauschen zu hören, selbst dann noch, wenn der Schwan schon hinter der nächsten Baumreihe verschwunden ist. Auch der Flug deutlich kleinerer Vögel ist hörbar: Ein schnelles „Wusch“, wenn man in der Nähe einer vorbeifliegenden Gruppe Mauersegler steht, oder ein fast stakkatohaftes Flattern, wenn ein Spatz oder eine Meise plötzlich davonfliegt. Alle Flügel machen Geräusche. Selbst bei Mücken hört man nah am Ohr noch dieses enervierende Sirren.

Weil alle Flügel Geräusche machen, scheint es keine besonders gute Idee für einen Vogel zu sein, sich bei der Jagd hauptsächlich aufs Gehör zu verlassen. Denn was nützen die leistungsstärksten Ohren, wenn damit vor allem der eigene Flügelschlag dröhnend laut zu hören ist. Und trotzdem sind Eulen in der Evolution genau diesen Weg gegangen: Sie haben sich auf die nächtliche Jagd kleiner Nagetiere spezialisiert. Ihr Sehvermögen in Dämmerung und Dunkelheit ist fantastisch. Für die Jagd aber ist das Hören noch wichtiger. Eulen sind in der Lage, auf bis zu 30 Meter Entfernung eine Maus präzise zu lokalisieren, die unter der Laubschicht oder im Schnee raschelt. Die Ohren vieler Eulen sind leicht asymmetrisch angeordnet, ein Ohr ist etwas höher als das andere. Weil die Schallwellen leicht zeitversetzt auftreffen, kann das Gehirn den Zeitunterschied nutzen, um die Position der Schallquelle genau zu orten. Hilfreich ist auch das charakteristische, flache, runde Gesicht der Eulen, das wie ein Trichter wirkt, der die Schallintensität verstärkt und die Schallwellen gebündelt an die Ohren weiterleitet.

Ihr exzellentes Gehör nützt den Eulen allerdings nur deshalb, weil sie als einzige Vögel die Fähigkeit entwickelt haben, nahezu lautlos zu fliegen. Möglich machen das besondere Anpassungen des Gefieders: Im Vergleich zu Greifvögeln wirken Eulen wie aufgeplustert. Und tatsächlich fühlt sich ihr Gefieder weich und flauschig an. Damit eine normale Feder ihre Form behält, sind die einzelnen Federäste mit kleinen Haken und Bögen miteinander verzahnt. Die Federn von Eulen haben weniger Haken und Bögen, weshalb ihr Gefieder zerzauster und dadurch auch luftiger ist. An der Vorderkante des Flügels haben sie eine kammartige Struktur, die aus kleinen, aufwärts gebogenen Häkchen in der Federfahne besteht, an der Hinterkante der Flügel haben sie Fransen. Die Oberfläche der Eulenfedern hat zudem eine samtige, daunenartige Struktur. Durch diese Anpassungen verwischen die Körperkonturen der Vögel, die Luftdurchlässigkeit des Gefieders erhöht sich, so gibt es weniger Turbulenzen und Druckunterschiede in der Luft, was zu einer Verringerung der Fluggeräusche führt. Hinzu kommt bei Eulen: Sie fliegen langsam. Dazu befähigen sie ihre breiten, abgerundeten Flügel. Und wer sich langsam durch die Luft bewegt, macht natürlich deutlich weniger Lärm als zum Beispiel der Wanderfalke im Sturzflug.

Der Albatros: nur in der Luft ein Meister

Würden ein schneller Start und eine sichere Landung das Überleben der Albatrosse sichern, wären sie längst ausgestorben. Sie beherrschen beides nicht. Im Internet kursieren zahlreiche Videos, die zeigen, wie eine Landung spektakulär misslingt. Manchmal können sie nicht stark genug abbremsen, die Füße knicken ein und die Vögel landen unsanft auf Bauch und Schnabel. Wenn es noch schlechter läuft, haben sie so viel Schwung, dass sie sich bei der Landung überschlagen und einen Moment unbeholfen auf dem Rücken liegen bleiben. Regelmäßig kommt es auch zu schweren Verletzungen, manchmal auch zum Tod der Vögel.

Auch das Starten bringt Herausforderungen mit sich: In den Kolonien watscheln die Albatrosse dann zu einer Art Startbahn, die frei von Vögeln ist, und versuchen, mit schnellen Schritten genügend Fahrt aufzunehmen, um abzuheben. Es kommt häufiger vor, dass der Start wieder abgebrochen werden muss, weil die Geschwindigkeit für den Auftrieb nicht reicht.

Der Grund für die Unbeholfenheit am Boden ist ihre perfekte Anpassung an ihren eigentlichen Lebensraum – die Luft. Albatrosse haben sehr große, schmale Flügel. Der Wanderalbatros (Diomedea exulans) bringt es auf eine Spannweite von bis zu 3,5 Metern! Albatrosse leben auf hoher See und brüten auf abgelegenen Inseln. Bei der Nahrungssuche nach Tintenfischen und kleinen Fischen für ihren Nachwuchs legen sie zum Teil bis zu 15.000 Kilometer zurück, bevor sie zu ihrem Nest zurückkehren. Sie haben eine besonders energiesparende Flugtechnik für sich entdeckt, wie sie mit ihren riesigen Flügeln sehr effizient den Auftrieb über den oft windigen Meeresgebieten nutzen können. Die Technik, bei der die Vögel in Wellenbewegungen zwischen 10 bis 15 Metern Höhe und der Wasseroberfläche zwischen den windigeren und weniger windigen Bereichen hin und her pendeln heißt Dynamischer Segelflug und wird auch von Segelfliegern häufig genutzt. Albatrosse haben noch einen weiteren wesentlichen Mechanismus zum Energiesparen entwickelt. Beim ausdauernden Segeln durch die Luft können sie mit der Hilfe von Sehnen in den Schultern die Oberarmknochen fixieren und so die Flügel in ausgebreiteter Form einrasten lassen und dann stundenlang ohne einen einzigen Flügelschlag durch die Luft gleiten. In einem Jahr kommen so schnell mehr als 100.000 Kilometer zusammen.

Keiner ist so schnell wie der Kolibri

Der Großteil der Vögel ernährt sich von Pflanzen oder wirbellosen Insekten, Spinnen und Würmern. Von Fleisch, Fisch, Aas oder – als Allesfresser – von dem, was eben da ist. Unter den rund 11.000 Vogelarten weltweit gibt es zwei Familien, die sich eine weitere Nahrungsquelle erschlossen haben: Blütennektar. Das sind die Nektarvögel, die in Afrika und den tropischen Gegenden Asiens und Australiens vorkommen, vor allem aber die Kolibris:

Rund 320 Arten existieren zwischen Alaska und Feuerland. Für die besondere Nahrungsquelle haben sie sich extrem an andere Nektarfresser angeglichen. In Größe und Verhalten erinnern sie bisweilen eher an Insekten als an andere Vögel. Blüten sind mitunter schwer zu erreichen, weil sie am Ende dünner Äste liegen, die zu fragil sind, als dass ein Vogel darauf sitzen könnte. Um trotzdem an den Nektar zu gelangen, haben Kolibris ihre Größe geschrumpft. Die Bienenelfe etwa ist nur etwa sechs Zentimeter groß und wiegt nur 1,6 bis 1,9 Gramm! Das ist kaum mehr, als die schwerste Hummel der Welt (1,5 Gramm) auf die Waage bringt. Vor allem aber haben sie eine einzigartige Flugtechnik entwickelt: Sie schlagen bis zu 80-mal in der Sekunde mit den Flügeln, deutlich schneller als alle anderen Vögel (Höckerschwan: 2 Schläge, Haussperlinge 13 Schläge) und auch als manche Insekten (Libellen: 15 Schläge). Der schnelle Flügelschlag sorgt für einen fast konstanten Auftrieb, der es Kolibris ermöglicht, auf der Stelle zu fliegen (oder zur Seite oder nach oben und unten) und mit ihrer langen Zunge Nektar aus einer Blüte zu schlürfen.

Voraussetzung für den schnellen Flügelschlag ist eine Genmutation, die bei den Urahnen der Kolibris schon vor 48 bis 30 Millionen Jahren aufgetreten ist. Den Vögeln fehlt ein funktionales Gen für ein Muskelenzym. In Experimenten hat sich gezeigt, dass das Fehlen des Gens den Zuckerstoffwechsel steigert sowie Anzahl und Aktivität der für die Energieproduktion wichtigen Mitochondrien. Die Kolibris konnten also ihren Stoffwechsel so beschleunigen, dass 80 Flügelschläge pro Sekunde überhaupt erst möglich wurden. Der irrsinnige Energieaufwand, der für die Flugakrobatik der Vögel nötig ist, kann wiederum nur durch extrem energiereiche Nahrung gedeckt werden – den im Blütennektar enthaltenen Zucker. //