Wie Kolibris durch zu enge Räume fliegen, die für ihre Flügel zu eng sind.

Hummingbirds sind natürliche Akrobaten, die ihre Flügel auf eine Art verdrehen, die es ihnen ermöglicht, rückwärts und kopfüber zu fliegen, im Gegensatz zu anderen Vögeln (SN: 13.01.16). Neue Hochgeschwindigkeitsvideos zeigen nun, wie Kolibris mithilfe von Luftakrobatik auch durch schmalere Lücken fliegen können als die Spannweite ihrer Flügel.

Die meisten Vögel können ihre Flügel am Handgelenk beugen und gekrümmte Flügel nahe an ihren Körper ziehen, um sich ihren Weg durch dichte Vegetation wie Äste zu bahnen. Kolibris haben jedoch weniger flexible Flügel. Da die Flügel gerade aus dem Körper eines Kolibris herausragen, erfordert das Durchqueren enger Räume einige knifflige Manöver.

Anna-Kolibris (Calypte anna) fliegen seitwärts, um durch Löcher zu gelangen, die für ihre starren Flügel zu klein sind, berichten Forscher am 9. November im Journal of Experimental Biology. Um das Berühren der Seiten eines Lochs zu vermeiden, flattern die Vögel ihre Flügel auch während des Fluges durch einen engen Raum, anstatt bei jedem Flügelschlag ihren vollen Bewegungsumfang zu nutzen. Nachdem sie das Hindernis erfolgreich einige Male navigiert haben, ändern die Vögel ihre Taktik, indem sie ihre Flügel gegen ihren Körper drücken und wie eine Kugel durch Löcher schießen.

"Das ist ein neuer Einblick in die erstaunliche Fähigkeit von Kolibris", sagt Bret Tobalske, ein Biomechaniker an der University of Montana in Missoula, der nicht an der Forschung beteiligt war. Das seitliche Fliegen zur Manövrierung durch Lücken ist "ziemlich bemerkenswert" und zeigt, wie einzigartig Kolibris unter Vögeln sind, sagt er.

Die Ergebnisse könnten Ingenieuren dabei helfen, Luftfahrzeuge oder Roboter zu entwickeln, die für die Navigation enger, komplizierter Räume geeignet sind. Kolibris gehören zu den besten Fliegern der Natur und sind darin fantastisch, sich ihre räumliche Umgebung zu merken, sagt Bo Cheng, ein Maschinenbauingenieur an der Penn State University, der nicht an der Studie beteiligt war. Aber "der Stand der Technik bei Drohnen hat noch nicht das Flugniveau von Kolibris erreicht", sagt er. Der schnelle Flügelschlag von Kolibris - etwa 40 Schläge pro Sekunde bei einem Anna-Kolibri - gibt den Vögeln eine präzise Kontrolle über den Flug, und die Technik muss aufholen.

Da die Flügel von Kolibris so starr sind, fragte sich der Biologe Marc Badger oft, wie die Vögel mit Hindernissen und engen Räumen umgehen. Als Doktorand an der University of California in Berkeley beobachtete er die winzigen Vögel dabei, wie sie Nektar von einem Futterplatz tranken. Manchmal jagten sich die Vögel gegenseitig durch die Äste eines nahe gelegenen Busches, ohne verletzt herauszukommen. "Und das brachte mich ins Grübeln, wie um Himmels willen machen sie das?"

Er und seine Kollegen fingen vier wildlebende männliche Anna-Kolibris und trainierten sie, zwischen zwei Futterplätzen in einer geschlossenen Flugarena zu fliegen. Sobald sich die Vögel an die Umgebung gewöhnt hatten, führte das Team Barrieren mit einem Loch ein, das einen Durchmesser von 6 bis 12 Zentimetern hatte, was etwa der Hälfte oder der vollen Spannweite eines Kolibris entspricht.

Für das menschliche Auge erschienen Kolibris, die von Futterplatz zu Futterplatz flogen, als Unschärfe auf den Monitoren, die die Umgebung überwachten, sagt Badger, der jetzt Ingenieur bei Aescape, einem therapeutischen Robotikunternehmen mit Sitz in New York City, ist. Aber Hochgeschwindigkeitskameras, die seitlich und unterhalb des Lochs platziert waren, zeigten, dass die Vögel zuerst das seitliche Fliegen nutzten, um sich durch enge Lücken zu schlängeln. Anschließend wechselte jeder Vogel zum Tauchen durch das Loch.

"Es war eine schockierende Offenbarung, das seitliche Rutschen zu sehen", sagt Robert Dudley, ein Physiologe an der UC Berkeley. Er hatte angenommen, dass Kolibris die ballistische Technik verwenden würden, bei der die Flügel gegen den Körper gedrückt werden, wie es viele Singvögel tun. "Aber es langsamer anzugehen und dann seitwärts zu fliegen, ohne an Höhe zu verlieren, war ein neues Verhalten, das noch nie zuvor beobachtet wurde."

Es ist unklar, ob die Kolibris die Navigationsstrategien im Labor gelernt haben oder ob sie eine Sammlung angeborener Strategien mitgebracht haben, sagt Badger. Aber alle vier Vögel begannen mit seitlichem Flug und wechselten zur ballistischen Technik, was darauf hindeuten könnte, dass dieselben Taktiken in freier Wildbahn verwendet werden.

Es ist auch unbekannt, warum Kolibris eine der beiden Techniken verwenden könnten. Es ist möglich, dass seitlicher Flug die Flexibilität bietet, um Kurse um Hindernisse herum umzukehren, hinter denen sich möglicherweise Raubtiere wie Katzen verstecken, sagt Badger. Aber da die Flügel weiterhin flattern, können Federn auch Gegenstände berühren und möglicherweise brechen. "Eine Geschichte, die ich mir selbst erzähle", sagt Badger, "ist, dass sie, sobald sie eine Vorstellung davon haben, was auf der anderen Seite ist und eine Vorstellung von ihrer Umgebung haben, dann zur ballistischen Technik wechseln, um die Konsequenzen zu vermeiden."

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