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Quelle Wikipedia, me, Bamse CC BY-SA 3.0, bearbeitet
Warum Vögel im Flug nicht anstossen
Eine der lange ungeklärten Fragen der Natur war, wie z.B. Vögel bei ihren rasanten Flügen im Schwarm oder in enger Umgebung nicht mit ihrer Umwelt zusammenstossen. Erst in den letzten Jahren konnten mit Hochgeschwindigkeitskameras und Computersimulationsmodellen mögliche Erklärungen gefunden werden.

hg. Bei Vögeln stehen verschiedene Fragen für die Wissenschaftler im Raum. Wie schafft es ein Vogel mit seiner Flügelspannbreite selbst in Hecken und Büschen zu manövrieren ohne sich zu verletzen, oder wie orientiert sich ein Vogel in grossen Vogelschwärmen. Auch die speziellen V-Formationen bei Vogelzügen (z.B. Gänse) fordert die Wissenschaft heraus.

Flug in Hindernis reicher Umgebung
Bezüglich dem Vogelflug in Hindernis reicher Umgebung haben sich Wissenschaftler um die US-Biologen David Williams und Andrew Biewener der Harvard Universität mit dem Verhalten von Felsentauben (Columbia Livia) auseinandergesetzt (Bericht Welt online de vom 5.3.2015).

Sie erstellten einen 24 Meter langen Tunnel in dem sich Hindernisse im Abstand von 13-26 cm befanden. In diesem Tunnel wurde untersucht, wie die Felsentauben, deren Flügelspannbreite durchschnittlich 64 cm beträgt, im Flug bewegen. Mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitskameras konnten die Forscher zwei Hauptflügelstellungen der Tauben erkennen, die je nach Hindernis eingenommen wurden. Bei der Stellung 1 wurden die Flügel über dem Kopf zusammen gefaltet und nach Überwindung des Hindernisses der Flügelschlag wieder aufgenommen. Bei der Stellung 2 wurden die Flügel am Körper angelegt und so der Flügelschlag pausiert. Die Forscher fanden heraus, dass bei der Stellung 1 die Tauben mehr an Geschwindigkeit und auch rund 17cm mehr an Höhe verloren als bei der angelegten Stellung 2. Je enger die Hindernisse wurden ums so häufiger wurde Stellung 1 eingenommen.

Mit diesen Feststellungen konnten die Forscher erklären, weshalb die Tauben mit ihrem Körper den Hindernissen ausweisen konnten. Sie erklärten damit aber noch nicht, mit welchen Organen oder Funktionen die Tauben so schnell in der Lage waren, im Flug die jeweils nötige Stellung anzunehmen.


Schwarmflug und V-Formation
(Quelle Zitate in kursiv: Wikipedia DE. Stichwort "Schwarmverhalten" (https://de.wikipedia.org/wiki/Schwarmverhalten)
Auch die Erklärung, wie Vögel oder Fische sich im Schwarm orientieren könnten war lange völlig unklar. Erst 1986 konnte Craig Renolds mit Computermodellen mögliche Erklärungen für das Funktionieren von Individuen im Schwarm festhalten. Renolds stellte die These auf, dass sich die einzelnen Individuen im Schwarm an drei Grundprinzipien halten würden:

"1. Bewege dich in Richtung des Mittelpunkts derer, die du in deinem Umfeld siehst (Kohäsion).,2. Bewege dich weg, sobald dir jemand zu nahe kommt (Separation).3. Bewege dich in etwa in dieselbe Richtung wie deine Nachbarn (Alignment)."

Erst später fanden Forscher der Universität Leeds um Jens Krause fest, dass ein bestimmtes strukturelles Gedächtnis bei Fischen und Vögeln dieses Schwarmverhalten erst ermöglichten. Wieder später stellte der Physiker und Vogelforscher Andrea Cavagna aus Rom in einem EU-Projekt fest, dass sich Vögel nur an ihren nächsten sieben Artgenossen orientierten. Bei dieser Orientierung würde immer mindestens eine Flügelspannbreite Abstand eingehalten.

Mit diesen Erklärungen wurde aber weiteres Phänomen, der Flug in V-Formation, noch nicht erklärt. Erst die Einführung zwei weiteren Verhaltensprinzipien liess zu, dass die V-Formation auch mit Computermodellen simuliert werden konnte.

"Valmir Barbosa und Andre Nathan (Universidade Federal do Rio de Janeiro) berichteten im Frühjahr 2007, das Problem gelöst zu haben: Durch die Kombination von nur zwei Vorgaben für jedes Tier:
  1. Nutze den Auftrieb, den der Flügelschlag eines vor dir fliegenden Vogels verursacht.
  2. Nimm dabei eine Position ein, von der aus du ungestört nach vorn blicken kannst."

Mittlerweile forscht auch die US-Air-Force am V-Formationsflug für Drohnen. Eine der grössten Herausforderungen hierbei ist die nötige Berechnungszeit jedes am Schwarm beteiligten Individuums in Bezug auf den Gesamtschwarm. Erst mit den neuesten Computer-Steuerungen in Fluggeräten stehen ausreichende Rechnerleistungen zur Verfügung.



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