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Energiesparend und abgasfrei

Das Wunder des Vogelflugs

von Stefan Bosch und Klaus Ruge

Seeadler

Wenn ich an den Klippen sitze, wenn ich sehe, wie die Sturmvögel auf mich zuhalten, dann mit einem mal kurz vor mir hochschnellen, durch Felsentore zielen und wieder hinausgleiten aufs Meer, muss ich immer wieder staunen. Oder die Störche in Israel, - tausende - langsam mit steif ausgebreiteten Flügeln steigen sie im Aufwind, ohne einen Flügelschlag, immer höher. Und dann auf dem Gipfel lassen sie sich fallen und fliegen, immer noch ohne mit den Flügeln zu schlagen, weiter nordwärts. Hundert, zweihundert Stundenkilometer Geschwindigkeit erreichen sie dabei - und das alles ohne eigenen Energieaufwand.

Gut, auch der Mensch hat zu fliegen gelernt. Auch er kann Thermiken ausnutzen. Nun braucht er zum Fliegen allerdings Geräte. Ihm sind ja keine Federn gewachsen und der ganze menschliche Körper ist nicht gerade aufs Fliegen eingestellt: viel zu plump, zu fett und zu schwer. Hätte er doch wenigstens leicht gebaute Röhrenknochen. Und federleichte Federn. Aber der Mensch ist eben ein erdgebundenes Wesen. Und wenn er gar schnell von Ort zu Ort gelangen will, braucht er ungeheure Mengen Energie, meist nicht erneuerbare, fossile Energie.

Flug-Höchstgewicht zehn Kilogramm
Tatsächlich scheint das Körpergewicht für selbständiges Fliegen ein begrenzender Faktor zu sein. Manche Vögel erreichen trotz Leichtbauweise ein erhebliches Gewicht. Der Segler Weißstorch wiegt knapp vier Kilogramm. Ein Bussard bringt es auf 850 Gramm, ein Basstölpel auf 2,8 Kilogramm, der Wanderalbatros wiegt neun und der Höckerschwan rund zehn Kilogramm. Das ist so ungefähr die Obergrenze flugfähiger Vögel. Erklärt werden kann das durch die Physik des Vogelflugs. Schwerere Vögel müssten schneller fliegen und das gelingt ihnen nur in Grenzen.

Schwarzbrauenalbatros

Noch etwas ist für das Fliegen wichtig: der stromlinienförmige Körperbau und die glatten, windströmigen Oberflächen. Beides geht den Menschen ab. Wie kläglich erst nimmt sich das Fliegen der Menschen gegen die Flugmanöver der Vögel aus. Das Fliegen der Vögel ist wahrhaft Freiheit, freies Verfügen über tausende von Muskeln. Allein bei einer Gans, so schätzen Zoologen, sollen unter der Haut über 12.000 Muskeln liegen, die dazu dienen, die Federn zu bewegen. Vögel können ihre Flügel nach oben, nach unten, nach vorn oder nach hinten verstellen. Sie können die Flügelfläche verkleinern, können verschiedene Anstellwinkel wählen, die Flügel verwinden und dabei noch den Schwanz bewegen.

Unerreichte Wendigkeit
Eine Flugmaschine, die so abgestimmt arbeitet, wird es nie geben, auch wenn es heißt, es gäbe Segelflugzeuge, die wenigstens theoretisch, Vögeln im Segeln überlegen wären. Aber das gilt eben nur fürs Segeln und nicht fürs Manövrieren. Welches Flugzeug wäre in der Lage, den Segelflug eines Albatros über Wellenkämme nachzumachen? Stundenlang können Albatrosse segeln ohne auch nur ein einziges mal mit den Flügeln zu schlagen. Unmittelbar über den Wellen wird der Wind gebremst, ist langsamer als in den darüber liegenden Schichten. Der Albatros fliegt ganz dicht über der Wasseroberfläche, stellt sich gegen den Wind, steigt dabei auf. Dabei gerät er in immer höhere Windgeschwindigkeiten und gewinnt an Höhe, bis sein Schwung aufgebraucht ist. Dann gleitet er wieder abwärts, um seine Geschwindigkeit zu erhöhen und steigt schließlich wieder gegen den Wind empor (man nennt diese Flugweise "dynamischen Segelflug"). Und so geht es stundenlang in kreisenden Bewegungen. Das ist nicht nur physikalisch aufregend, sondern auch begeisternd schön.

Wanderalbatros über den Wellen.

Natürlich: Auch bei Vögeln gibt es sehr unterschiedlich gute Flieger. Rebhühner zum Beispiel fliegen ja nur, um Feinden zu entkommen. Werden sie mehrfach aufgescheucht, sind sie schnell müde. Andererseits gibt es den Rüttelflug von Turmfalke oder Kolibri. Viele kleine Vögel bewegen sich durch aktiven Flügelschlag und brauchen dazu natürlich Energie. Segler - ihr Name sagt es schon - machen da eine Ausnahme. Sie scheinen sogar während der Nacht im Fliegen zu schlafen. Die typischen Segler unter den Vögeln haben alle große Flügelflächen, um die Aufwinde nutzen zu können.

Schwerkraft und Luftwiderstand
Gut 8500 Tierarten bewegen sich im Luftraum fort: neben Vögeln vor allem die große Gruppe der Fledermäuse, aber auch Flughörnchen, Flugdrachen, Baumfrösche, ja selbst Fische und Schlangen verstehen es, wenigstens durch die Luft zu gleiten.

Aktiven Fliegern stellen sich zwei Probleme: Die Schwerkraft und der Luftwiderstand. Beides zu überwinden, kostet Energie. Wie ein Mensch zum Laufen muss eine Taube im Geradeausflug ihre Stoffwechselleistung um das Fünffache steigern. Steigflug und Einschwingvorgänge beim Start kosten zusätzlich zwanzig Prozent Leistung. Nur der Flug bei Optimalgeschwindigkeit ist mit Minimalleistung möglich. Zum Start nutzen Tauben zunächst die schnell mobilisierbaren Kohlenhydrate zur Energiegewinnung, beim Dauerflug gehen sie auf Fettverbrennung über.

Der Energieaufwand, um ein bestimmtes Gewicht über eine bestimmte Strecke zu transportieren, ist bei biologischen und technischen Fliegern durchaus vergleichbar. Dabei schneiden Tauben nur halb so gut ab wie ein auf optimale Transportkosten getrimmter Jumbo-Jet. Denn je leichter das Transportmittel, um so schlechter die Bilanz: Düsenflugzeuge benötigen nur die Hälfte der Energie von Kleinflugzeugen, winzige Fliegen haben zwanzigfach höhere Transportkosten als Tauben. Sehr energieaufwendig sind Spezialisten wie Hubschrauber und Kolibris: Drehflügler müssen das Zehnfache eines Düsenflugzeugs und die Nektarsauger das Fünffache einer Taube an Energie investieren.

Natur-Tankstellen einrichten
Auf dem Flug verbrennen Flugzeuge ihren Treibstoff und werden leichter. Auch Langstreckenzieher unter den Vögeln verlieren Körpermasse, aber vor allem des Wasserverlustes wegen. Sie drohen regelrecht auszutrocknen. Um nicht zu überhitzen, müssen sie über Wasserdampf die bei der Energiebereitstellung anfallende Wärme abatmen. So begrenzen neben der Nahrung auch die Wasservorräte die Reisefähigkeit eines Vogels. Und damit bestätigt die graue Theorie unsere tägliche Naturschutzpraxis: Wandernde Arten brauchen etappenweise Rastplätze zum Auftanken, sonst kann der komplexe Stoffwechsel und Energiehaushalt jedes einzelnen Tieres nicht funktionieren. Ein Netz naturnaher Flächen mit Ruheplätzen, Nahrung und Wasser im Angebot sind ökologische Tankstellen - hier ist die Energie!