Fliegen geht auch anders
Downloads
Fliegen geht auch anders
Aktiv fliegende Tiere sind uns aus vier Tiergruppen vertraut: Vögel fliegen mithilfe von Federn, Fledermäuse und Flugsaurier nutzen (bzw. nutzten) eine komplex gebaute Flughaut und Insekten besitzen eine elastische Flughaut aus Chitin. Doch damit sind die Flugtechniken nicht ausgereizt. Unter den Käfern gibt es wahre Winzlinge von teils nur 0,4 mm Größe, die es trotz ihrer geringen Körpergröße schaffen, aktiv zu fliegen. Anstelle von flächigen Flügeln besitzen sie federartige Flügelstrukturen (Abb. 1). Es handelt sich um die sogenannten Federflügel-Käfer (Ptiliidae), die sich trotz ihrer winzigen Körpergröße erstaunlich flink in der Luft bewegen können. In einer aktuellen Studie haben Wissenschaftler die Flügel des nur 0,4 mm großen Käfers Paratuposaplacentis und die Flügeldecken genauer untersucht. Der Flugstil der Insekten wurde durch Aufnahmen mittels Hochgeschwindigkeits-Kameras aus verschiedenen Perspektiven und mit 3D-Simulationen untersucht (Farisenkov et al. 2022).
Figure 1. Abb. 1 Federflügel-Käfer Paratuposa, rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen. a relative Größe von P. placentis (links) und A. proteus (rechts), b Flügel von P. placentis, c Teil einer Seta (Borste). (Aus Farisenkov et al. 2022, CC BY 4.0)
Ein aktiver Flug ist umso schwieriger, je kleiner das Tier ist. Denn durch die Miniaturisierung muss relativ mehr Kraft aufgewendet werden, weil die Luft sozusagen immer zäher wird, je kleiner der Flieger ist. Generell gilt: Größere Körpergröße ermöglicht einen schnelleren Flug. Die Federflügel-Käfer sind aber so klein, dass die Fähigkeit zum aktiven Flug kaum noch zu erwarten wäre. Dennoch können sie mit Geschwindigkeiten und Beschleunigungen fliegen, die dreimal so hoch sind wie die von anderen kleinen Insekten. Farisenkov et al. 2022 konnten zeigen, dass diese Leistung auf eine geringere Flügelmasse und einen bisher unbekannten Flügelbewegungszyklus zurückzuführen ist. Die fiederigen Flügel erwiesen sich als deutlich leichter im Vergleich zu den gängigen Membranflügeln. Die einzelnen Borsten der Federstrukturen besitzen weitere kurze Auswüchse (Abb. 1c). Im Zusammenspiel ermöglicht dies den Käfern, ihre Flügel vergleichsweise leicht durch die für sie „zähe“ Luft zu bewegen. Der Flügelschlag folgt einer ausgeprägten Achterschleife, die aus senkrechten Auf- und Abwärtsschlägen besteht. Bei Schlagumkehrungen klatschen die Flügel oberhalb und unterhalb des Körpers fast zusammen. Die freien Zwischenräume der „Federflügel“ sind aufgrund der erhöhten Viskosität (Zähigkeit) der Luft im Miniaturmaßstab kein Problem, da kaum Luft beim Flügelschlag durch die fiederigen Flügel dringt.
Aber nicht nur die ungewöhnlich gestalteten Flügel sind für den Flug entscheidend. Auch die Flügeldecken der Käfer spielen eine wichtige Rolle. Sie bewegen sich im Flug auf eine Weise, dass sie das Schlagsystem der Flügel ausgleichen und dadurch den Flug stabilisieren. Erst das Gesamtsystem ermöglicht die besonderen Flugleistungen der winzigen Käfer.
Die Federflügel-Käfer weisen somit ein deutlich anderes Flugsystem als andere Insekten auf. Für dessen Funktionsweise sind mehrere fein aufeinander abgestimmte Komponenten und zugleich ausgefeilte Bewegungsmuster vonnöten. Einmal mehr sieht es danach aus, dass – jedenfalls im Wesentlichen – das „Alles-oder-nichts-Prinzip“ gilt und zahlreiche feine Abstimmungen erforderlich sind. Dennoch wird sogar eine mehrfach unabhängige Entstehung von Federflügeln auch in anderen Insektengruppen angenommen (Farisenkov et al. 2022, 1). Und einmal mehr zeigt sich, dass bei den Lebewesen die Grenzen des physikalisch Vorstellbaren phantasievoll konstruiert ausgenutzt werden – alles zusammen klare Indizien für einen Schöpfer. Kein Wunder, dass die Wissenschaftler damit liebäugeln, die gewonnenen Erkenntnisse bei der Entwicklung von kleinen Fluggeräten nutzen zu können.
Literatur
Farisenkov SE, Kolomenskiy D et al. (2022) Novel flight style and light wings boost flight performance of tiny beetles. Nature 602, 96–100, doi:10.1038/s41586-021-04303-7
Fliegen geht auch anders
Aktiv fliegende Tiere sind uns aus vier Tiergruppen vertraut: Vögel fliegen mithilfe von Federn, Fledermäuse und Flugsaurier nutzen (bzw. nutzten) eine komplex gebaute Flughaut und Insekten besitzen eine elastische Flughaut aus Chitin. Doch damit sind die Flugtechniken nicht ausgereizt. Unter den Käfern gibt es wahre Winzlinge von teils nur 0,4 mm Größe, die es trotz ihrer geringen Körpergröße schaffen, aktiv zu fliegen. Anstelle von flächigen Flügeln besitzen sie federartige Flügelstrukturen (Abb. 1). Es handelt sich um die sogenannten Federflügel-Käfer (Ptiliidae), die sich trotz ihrer winzigen Körpergröße erstaunlich flink in der Luft bewegen können. In einer aktuellen Studie haben Wissenschaftler die Flügel des nur 0,4 mm großen Käfers Paratuposaplacentis und die Flügeldecken genauer untersucht. Der Flugstil der Insekten wurde durch Aufnahmen mittels Hochgeschwindigkeits-Kameras aus verschiedenen Perspektiven und mit 3D-Simulationen untersucht (Farisenkov et al. 2022).
Figure 1. Abb. 1 Federflügel-Käfer Paratuposa, rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen. a relative Größe von P. placentis (links) und A. proteus (rechts), b Flügel von P. placentis, c Teil einer Seta (Borste). (Aus Farisenkov et al. 2022, CC BY 4.0)
Ein aktiver Flug ist umso schwieriger, je kleiner das Tier ist. Denn durch die Miniaturisierung muss relativ mehr Kraft aufgewendet werden, weil die Luft sozusagen immer zäher wird, je kleiner der Flieger ist. Generell gilt: Größere Körpergröße ermöglicht einen schnelleren Flug. Die Federflügel-Käfer sind aber so klein, dass die Fähigkeit zum aktiven Flug kaum noch zu erwarten wäre. Dennoch können sie mit Geschwindigkeiten und Beschleunigungen fliegen, die dreimal so hoch sind wie die von anderen kleinen Insekten. Farisenkov et al. 2022 konnten zeigen, dass diese Leistung auf eine geringere Flügelmasse und einen bisher unbekannten Flügelbewegungszyklus zurückzuführen ist. Die fiederigen Flügel erwiesen sich als deutlich leichter im Vergleich zu den gängigen Membranflügeln. Die einzelnen Borsten der Federstrukturen besitzen weitere kurze Auswüchse (Abb. 1c). Im Zusammenspiel ermöglicht dies den Käfern, ihre Flügel vergleichsweise leicht durch die für sie „zähe“ Luft zu bewegen. Der Flügelschlag folgt einer ausgeprägten Achterschleife, die aus senkrechten Auf- und Abwärtsschlägen besteht. Bei Schlagumkehrungen klatschen die Flügel oberhalb und unterhalb des Körpers fast zusammen. Die freien Zwischenräume der „Federflügel“ sind aufgrund der erhöhten Viskosität (Zähigkeit) der Luft im Miniaturmaßstab kein Problem, da kaum Luft beim Flügelschlag durch die fiederigen Flügel dringt.
Aber nicht nur die ungewöhnlich gestalteten Flügel sind für den Flug entscheidend. Auch die Flügeldecken der Käfer spielen eine wichtige Rolle. Sie bewegen sich im Flug auf eine Weise, dass sie das Schlagsystem der Flügel ausgleichen und dadurch den Flug stabilisieren. Erst das Gesamtsystem ermöglicht die besonderen Flugleistungen der winzigen Käfer.
Die Federflügel-Käfer weisen somit ein deutlich anderes Flugsystem als andere Insekten auf. Für dessen Funktionsweise sind mehrere fein aufeinander abgestimmte Komponenten und zugleich ausgefeilte Bewegungsmuster vonnöten. Einmal mehr sieht es danach aus, dass – jedenfalls im Wesentlichen – das „Alles-oder-nichts-Prinzip“ gilt und zahlreiche feine Abstimmungen erforderlich sind. Dennoch wird sogar eine mehrfach unabhängige Entstehung von Federflügeln auch in anderen Insektengruppen angenommen (Farisenkov et al. 2022, 1). Und einmal mehr zeigt sich, dass bei den Lebewesen die Grenzen des physikalisch Vorstellbaren phantasievoll konstruiert ausgenutzt werden – alles zusammen klare Indizien für einen Schöpfer. Kein Wunder, dass die Wissenschaftler damit liebäugeln, die gewonnenen Erkenntnisse bei der Entwicklung von kleinen Fluggeräten nutzen zu können.
Literatur
Farisenkov SE, Kolomenskiy D et al. (2022) Novel flight style and light wings boost flight performance of tiny beetles. Nature 602, 96–100, doi:10.1038/s41586-021-04303-7