Hummelflug als Vorbild

  • Veröffentlicht am: 07.11.2018
Hummeln - Navigatoren der Extraklasse. Foto: woodypino/Pixabay, CC0 Creative Commons

Fliegen ist gar nicht so leicht. Und schon gar nicht in Bereichen weniger Zentimeter, wo Insekten auf unberechenbare Bewegungen der Luft treffen. Sie haben dazu aktive und passive Kontrollmechanismen entwickelt. In einer aktuellen Studie haben Wissenschaftler fliegende Hummeln beobachtet, die einer einzelnen isolierten Böe ausgesetzt waren.

Trotz ihres plumpen Erscheinungsbildes zählen Hummeln zu den begabtesten Kommandeuren der Insektenluftfahrt, die auch in komplexem Gelände zurechtkommen.
Insekten zeigen bemerkenswerte Fähigkeit, während ihres Fluges die Kontrolle zu behalten, obwohl sich die Bedingungen in der Luft ständig ändern. Das hat zu großen wissenschaftlichen Bemühungen geführt, Schlagflügel zu entwickeln. Bisher wird in den meisten Untersuchungen die Strömungsumgebung jedoch stark vereinfacht unterstellt, ganz anders als im richtigen Leben und unter realistischen Flugszenarien anzutreffen.

Unvorhersehbare Bedingungen sind in der unteren Ebene der Atmosphäre allgegenwärtig. Luftströme variieren in Stärke und Struktur, die Vegetation sorgt darüber hinaus für Turbolenzen. Mit ihren Schlagflügel anstelle starrer Flügel erzeugen Insekten die für den Flug notwendigen aerodynamischen Kräfte. Zurückliegende Studien haben gezeigt, dass das Flattern effektiver ist, um mit den Auswirkungen atmosphärischer Bedingungen zurechtzukommen. Das Flattern kann etwa auch die Wirkung von Wirbel überwinden. Isolierte Böen sind besonders kritisch für einen stabilen Flug. Alles keine einfachen Voraussetzungen, um sicher durch die Luft und von Blüte zu Blüte zu gelangen, gerade wenn das komplexe Landemanöver durch unvorhergesehene Änderungen in der Luft besonders schwierig wird.

Der atmosphärische Wind variiert mit der Höhe, dem Gelände und den klimatischen Bedingungen. In wenigen Metern oberhalb der Erdoberfläche liegt die wahrscheinlichste Geschwindigkeit bei 3 m s-1 beträgt und in 95 % der Fälle unterhalb von 10 m s-1 beträgt. In der aktuellen Studie diente einzig eine einzelne Böengeschwindigkeit von 5 m s-1 als Grundlage für die weiteren Untersuchungen der fliegenden Insekten.

Die Ergebnisse zeigen, dass Bienen bei Böen aus verschiedenen Richtungen mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden zu kämpfen haben. Seitwärts- und Abwärtsböen sind für Bienen wesentlich schwieriger zu durchfliegen als Aufwärtsböen.

Je nach Richtung zeigen die Hummeln eine unterschiedliche Art und Weise, damit fertig zu werden. Seitwärts gerichtete Böen verursachen eine ähnliche Störung wie Abwärtsböen, obwohl die Bienen eine bewährte Methode zur Überwindung der häufigeren seitlichen Böen besitzen: Sie fliegen aktiv oder passiv hinein, was die Komponente der Frontalströmung erhöht; dadurch verstärkt sich die aerodynamische Krafterzeugung und -kontrolle.

Diese Strategien halten die Forscher für nützlich, um sie künftig auch bei ähnlichen, von Menschen entwickelten Fluggeräten einzusetzen.

Literaturstelle: 

Bees with attitude: the effects of directed gusts on flight trajectories
Timothy Jakobi, Dmitry Kolomenskiy, Teruaki Ikeda, Simon Watkins, Alex Fisher, Hao Liu, Sridhar Ravi
Biology Open 2018 7: bio034074 doi: 10.1242/bio.034074 Published 8 October 2018

Die Studie ist in vollem Umfang frei zugänglich (Open Access).
Indexierung