Das Wunder des Vogelflugs
Vom „Awake!“-Korrespondenten in Australien
EINE Gruppe Schaulustiger hat sich vor der Burg Stirling (Schottland) versammelt, um ein spektakuläres Ereignis zu verfolgen. Auf dem Dach steht ein italienischer Alchemist, der angekündigt hat, daß er dank besonders konstruierter, mit Vogelfedern versehener Flügel nach Frankreich fliegen werde.
Ja, jetzt ist er gestartet! Aber wo landet er? Unten an der Burg — mit einem gebrochenen Bein. So endete im 16. Jahrhundert ein Versuch, das Wunder des Vogelflugs nachzuahmen.
Der Mensch war schon immer vom Flug der Vögel fasziniert. Vor ungefähr 3 000 Jahren sagte ein aufmerksamer Beobachter seiner Umwelt, daß der „Weg eines Adlers in den Himmeln“ für ihn „zu wunderbar“ sei, um es zu verstehen (Spr. 30:18, 19). Lange Zeit dachten viele Leute, der Mensch könne fliegen, wenn er nur Federn wie ein Vogel hätte und mit den Flügeln auf- und abwärts schlagen würde. Doch in den vergangenen zwei Jahrhunderten ist dem Menschen zum Bewußtsein gekommen, daß die Vögel auf viel wunderbarere Weise für das Fliegen ausgerüstet sind, als man ursprünglich dachte. Zu dieser hervorragenden Ausrüstung gehören die Federn, die Flügelform, spezialisierte Muskeln, die Körperform, der Knochenbau und natürlich auch ihre instinktive Fähigkeit, die vielen veränderlichen Faktoren des Fliegens zu beherrschen. Der Mensch hat von den Vögeln viel gelernt und hat Maschinen erfunden, mit denen er ihren Flug auf plumpe Weise nachahmen kann. Doch ist er einfach nicht für das Fliegen geschaffen, so wie das bei ihnen der Fall ist.
Die Notwendigkeit des Fliegens
Der Mensch hat es natürlich nicht nötig, zu fliegen, um sich am Leben zu erhalten — die meisten Vögel dagegen schon. Sie sind sehr aktive Geschöpfe, die große Mengen Nahrungsmittel brauchen. Zum Beispiel schlägt ihr Herz in der Minute zweihundertmal bis tausendmal, und sie haben eine Körpertemperatur zwischen 39 ° Celsius und 44 ° Celsius. Man schätzt, daß der Mauersegler bei seiner normalen Nahrungssuche am Tag 12 bis 14 Stunden lang mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 65 Stundenkilometern fliegt. Füttert er seine Jungen, legt er am Tag ungefähr 1 000 Kilometer zurück.
Einige Vögel können kurze Zeit mit hoher Geschwindigkeit fliegen. Von Falken sagt man, daß sie im Sturzflug ungefähr 290 Stundenkilometer erreichen. Bei einer Seglerart in Indien hat man 320 Stundenkilometer gestoppt.
Wenn man beobachtet, wie ein Vogel mit derartiger Mühelosigkeit dahinfliegt, kann man nicht umhin, sich zu fragen: Wie machen die Vögel das nur? Wie schaffen sie es, sich in der Luft zu halten?
Das Geheimnis des Fliegens
Obwohl wir die Luft um uns herum nicht sehen können, wissen wir, daß sie, wenn sie in Bewegung ist, sehr große Kräfte entfalten kann. In einem Sturm können Bäume entwurzelt und Hausdächer abgehoben werden. Die Luft, die die speziell geformten Flügel eines Vogels umströmt, sorgt für genügend Auftrieb, um die Schwerkraft aufzuheben und den Vogel vor dem Fallen zu bewahren. Ohne diese Wirkung der bewegten Luft würde der Vogel wie ein Stein zu Boden fallen.
Der Vogelflügel ist so geformt, daß die Luft an der Oberseite einen größeren Weg zurücklegen muß als an der Unterseite. Daher muß die Luft an der Oberseite schneller strömen, um sozusagen „aufzuholen“.
Zufolge der erhöhten Geschwindigkeit ist die Luft oberhalb des Flügels „dünner“ als unterhalb des Flügels. Die zusammengedrückte „dickere“ Luft unter dem Flügel übt einen größeren Druck aus und schiebt den Vogel nach oben, so daß er den nötigen Auftrieb erhält. Etwas Ähnliches geschieht, wenn man mit einem Strohhalm aus einem Glas trinkt. Saugt man an diesem Strohhalm, dann wird die Luft darin dünner. Die normale Luft außerhalb ist „dicker“ und drückt die Flüssigkeit im Strohhalm nach oben.
Die Luft, die auf die Unterseite des Flügels trifft, hebt ihn ebenfalls. Gleichzeitig muß der Vogel auch etwas Energie aufbringen, um den Luftwiderstand zu überwinden.
Beim Start springt ein Vogel gewöhnlich in die Luft und schlägt mit seinen Flügeln. Zuerst hat es den Anschein, als schwinge er sie nur auf- und abwärts. Bei einer näheren Betrachtung hingegen erkennt man, daß die Flügelbewegung wesentlich komplizierter ist. Der Vogel zieht seine Flügel nach hinten abwärts, wobei die Federn eng beieinanderliegen und die Flügel weit gestreckt sind, um möglichst viel Luft zu erfassen. Dann zieht er die Flügel nach vorne aufwärts, und zwar mit gespreizten Federn, damit die Luft hindurchströmen kann. Die Flügel werden dabei auch dicht an den Körper gezogen, damit der Luftwiderstand möglichst gering ist.
Die Flügelbewegung sorgt sowohl für den Auftrieb als auch für den Vortrieb, der nötig ist, um den Luftwiderstand zu überwinden und an Geschwindigkeit zu gewinnen. Die Flügelbewegung des Vogels kann man mit dem „Schmetterlingsstil“ vergleichen. Bei diesem Schwimmstil kreisen die Arme des Schwimmers um das Schultergelenk: Er wirft sie nach vorn durch die Luft und zieht sie im Wasser dann zurück nach hinten. Der Vogelflug ist aber wesentlich komplizierter, da die Flügel gedreht werden und die verschiedenen Teile eines Flügels Bewegungen zueinander ausführen.
Je schneller der Vogel fliegt, um so stärker wird der Auftrieb durch die Luft sein, die den Flügel umströmt. Man hat errechnet, daß eine Taube während des Starts fünfmal soviel Energie verbraucht wie während des Flugs.
Bei den meisten größeren Vögeln reicht die große Flügelspannweite immer noch nicht aus, um das zusätzliche Gewicht und den größeren Luftwiderstand zu überwinden, vor allem beim Start. Deshalb laufen einige größere Vogelarten, beispielsweise der Pelikan, einige Schritte am Boden, um für den Start an Fahrt zu gewinnen. Andere, zum Beispiel die Habichte, landen auf einem Baum oder Zaun und können dann, wenn sie herunterspringen, dank der Erdanziehungskraft genügend schnell werden, um Auftrieb zu erhalten.
Der schwerste flugfähige Vogel ist der Trompeterschwan mit einem Gewicht von 18 Kilogramm. Schwere Vögel können nicht soviel mit den Flügeln schlagen, da das mit großen Anstrengungen verbunden ist. Freilich, das schränkt ihre Flugfähigkeit nicht ein, denn sie sind Meister einer anderen Form des Fliegens.
Segeln und Gleiten
Große Vögel können mit nur wenigen Flügelbewegungen stundenlang große Strecken fliegen, da sie die Luftströmungen ausnutzen. Vielleicht können wir von unserer Alltagserfahrung ausgehen, um zu veranschaulichen, welche Strömungen das sind. Wenn du deine Hand über einen heißen Gegenstand hältst, spürst du, wie Warmluft aufsteigt. Ähnlich verhält es sich mit der Erde: Sie wird von der Sonne bestrahlt, und einige Gebiete heizen sich stärker auf als andere, je nach der Oberflächenbeschaffenheit. Dadurch wird bewirkt, daß die Luft von der Oberfläche aufsteigt, wodurch ein starker Luftstrom entsteht, obwohl am Boden alles ruhig zu sein scheint. Diese Aufwinde, die man auch als „Thermik“ bezeichnet, sind ringförmige Blasen heißer Luft und steigen bis in Höhen von drei Kilometern auf.
Aufwinde entstehen auch, wenn ein Wind einen Hügel oder Berg anströmt. Der Wind ist gezwungen, am Berg emporzusteigen, und diese Luftbewegung setzt sich bis über die Bergspitze fort.
Wenn ein Vogel einen Aufwind ausfindig gemacht hat, der schneller nach oben steigt, als er normalerweise mit unbewegten Flügeln nach unten sinken würde, kann er darauf „reiten“, wobei er im Kreis fliegt, um in der Aufwärtsströmung zu bleiben. Die ausgestreckten Flügel fangen wie ein Segel den Aufwind auf. So können Vögel praktisch ohne jede Anstrengung an Höhe gewinnen. Diese Art des Fliegens nennt man „Segeln“.
In Verbindung damit steht der „Gleitflug“, bei dem der Vogel nach unten gleitet und seine Flügel und alle anderen Oberflächen ausgestreckt hält, um möglichst langsam zu sinken. Bei den besten Gleitern unter den Vögeln ist die Strecke, die sie beim Gleiten zurücklegen, ungefähr zwanzigmal so lang wie die Höhe, die sie verlieren.
„Gleitvögel“ wie Möwen, Pelikane, Habichte und Adler können mit geringer Anstrengung große Strecken zurücklegen, indem sie in einem Aufwind emporsteigen und dann gleiten, bis sie einen anderen Aufwind finden. Mit Hilfe bestimmter Flügelbewegungen können sie in einem Aufwind in derselben Höhe verharren oder vom Gleitflug augenblicklich in den Segelflug überwechseln. Einige Vogelarten können so während des größten Teils des Tages auf energiesparende Weise Reisegeschwindigkeiten von 50 bis 80 Stundenkilometern erreichen. Man kann sogar erkennen, wann ein Vogel gerade auf solche Weise Aufwinde ausnutzt, denn gewöhnlich steigt er eine Weile kreisend empor, um dann in einen langen, geraden Gleitflug überzugehen.
Vögel wie der Albatros verstehen sich ausgezeichnet darauf, starke Meereswinde auszunutzen. Mit dem Wind im Rücken fliegt der Albatros in einem langen Gleitflug auf die Wasseroberfläche zu und gewinnt dabei an Geschwindigkeit. Kurz über dem Wasser „steigt“ er kreisend in eine Luftströmung ein, wird davon emporgehoben und gewinnt an Höhe, während er an Geschwindigkeit verliert. In einer gewissen Höhe angelangt, „steigt er aus“, und der gesamte Ablauf beginnt wieder von vorn. Der Vogel kann, indem er die Strecken in diesem Ablauf entsprechend aufeinander abstimmt, in jede gewünschte Richtung fliegen. Dank dieser Methode kann der Königsalbatros über lange Zeit hinweg eine Geschwindigkeit zwischen 80 und 110 Stundenkilometern halten. Die einzige erforderliche Mühe besteht darin, daß der Vogel seine Flügel ausbreitet und sie gelegentlich ein- oder zweimal auf- und abwärts schlägt.
Da beim Flügelschlagen viel Energie verbraucht wird, bedienen sich große Vögel des Segel- und Gleitflugs, sooft sie können. Mit den Flügeln schlagen sie hauptsächlich dann, wenn sie von Sitzplatz zu Sitzplatz fliegen möchten oder starten wollen. Diese Vögel schlagen mit den Flügeln nur ein- bis dreimal pro Sekunde, während die meisten Singvögel zweimal so schnell schlagen. Ein Kolibri, nur fünf Zentimeter lang und drei Gramm schwer, schlägt mit den Flügeln 60- bis 70mal pro Sekunde. Er kann wie ein Hubschrauber schweben und ist der einzige Vogel, der wirklich in der Lage ist, rückwärts zu fliegen.
Die Kunst des Wendens und der Landung
Es ist erstaunlich, wie geschickt sich die Vögel in der Luft bewegen können. Sie können wenden, indem sie mit einem Flügel schneller schlagen als mit dem anderen. Gleichzeitig wird dadurch der Flügel angehoben, so daß der Vogel in einer ziemlich scharfen Kurve wendet. Hier spielen oft die Schwanzfedern eine Rolle. Sie sorgen für das Gleichgewicht und dienen im Bedarfsfall als Bremse. Zu beobachten, wie Vögel starten und landen, Ästen ausweichen und Beinahe-Zusammenstöße mit anderen Vögeln vermeiden, überzeugt einen, daß sie wirklich Meister der Lüfte sind. Was das Landen anbelangt — die Vögel erfüllen alle Voraussetzungen, um mit fast unglaublicher Perfektion landen zu können. Ein Vogel muß seine Flughöhe, Geschwindigkeit, Richtung und jegliche Windströmung abschätzen, damit er nicht beim Landen hart aufschlägt oder purzelt. Schwerere Vögel müssen mitunter einige Schritte mitlaufen, um das Gleichgewicht zu halten.
Die Vögel können durch den geschickten Einsatz ihrer Flügel und auch ihres Schwanzes die Geschwindigkeit vermindern und den Landevorgang so steuern, daß sie in der Lage sind, auf einem Ast zu landen, ohne ihn merklich zu erschüttern. Das ist ein akrobatisches Meisterstück, wenn man bedenkt, mit welcher Geschwindigkeit sie den Landeplatz anfliegen. Manchmal schlagen Vögel mit den Flügeln entgegen der Flugrichtung, um schnell abzubremsen.
Wunderbar konstruiert
Daß die Vögel zum Fliegen konstruiert sind, wird einem klar, wenn man ihren Knochenbau und ihre Körperbedeckung betrachtet. Sie haben einen Oberarm, der an einem Schultergelenk befestigt ist, und einen Unterarm, der aus zwei Knochen besteht. Die Knochen sind so miteinander verbunden, daß sie mühelos nach oben und unten bewegt und auch gedreht werden können. Das Vogelbrustbein ist nicht flach wie das des Menschen, sondern sieht wie ein Schiffskiel aus. Dadurch entsteht links und rechts vom Brustbein eine große Fläche, an der die spezialisierten und extrem kräftigen Flugmuskeln befestigt sind.
Die Knochen selbst sind ideal konstruiert. Es handelt sich meist um dünnwandige Röhrchen, die bei größeren Vögeln innen durch feine Verstrebungen verstärkt sind. Folglich bilden die Knochen ein leichtes und auch ein extrem starkes Skelett. Zum Beispiel wiegt das gesamte Skelett eines Fregattvogels mit zwei Meter Flügelspannweite nur ungefähr 110 Gramm. Die größeren Knochen enthalten auch Luftsäcke. Die Luftsäcke sind an die Lungen angeschlossen und bieten im Bedarfsfall einen zusätzlichen Sauerstoffvorrat, um die rege Tätigkeit des Vogels aufrechtzuerhalten.
Die Federn sind ebenfalls ein Wunder der Konstruktion. Ein Vogel kann zwischen 2 000 und 6 000 Federn haben. Von dem hohlen Schaft einer Feder gehen Hunderte von Ästen aus, an denen Hunderte von Strahlen sitzen, die mit noch wesentlich mehr Häkchen besetzt sind. Man schätzt, daß eine einzige Taube (15 cm lang) ungefähr 990 000 Strahlen und Millionen von Häkchen hat. Sie sind alle miteinander verhakt, so daß eine ziemlich luftdichte Oberfläche entsteht, die leicht, wärmeisolierend und wasserdicht ist. Durch die Federn wird auch die Flügelfläche wesentlich vergrößert, ohne daß das Gewicht nennenswert zunimmt.
Es gibt drei Hauptarten von Flügelfedern. Die größten, die Handschwingen, sind an den Flügelenden angeordnet und erfüllen eine sehr wichtige Aufgabe für die seitliche Steuerung und für das Flügelschlagen. Bei Raubvögeln gehen die Handschwingen ungefähr in der Mitte in schmälere Federn über. Offensichtlich können sich deshalb viele Vögel in einem viel steileren Winkel in die Lüfte erheben, wodurch sie von den natürlichen Luftströmungen besser Gebrauch machen können. An den Unterarmen befinden sich die Armschwingen, und einige wenige Schwungfedern bilden den Schulterfittich am Oberarm. Alle diese verschiedenartigen Federn erfüllen beim Flug eine wichtige Aufgabe.
Wunder oder blinder Zufall
Eine nur kurze Betrachtung des Vogelflugs stimmt einen bereits nachdenklich. Aufgrund von Experimenten, intelligenter Analyse und intensiven Konstruktionsbemühungen während vieler Jahrzehnte ist es dem Menschen gelungen, einige Merkmale des Vogelflugs nachzuahmen. Dennoch muß er sich auf komplizierte Instrumente verlassen, um etwas zu erreichen, was die Vögel durch den Instinkt sogar noch besser bewältigen. Obwohl der Mensch Segelflugzeuge und auch Überschallflugzeuge herstellen kann, ist er bisher nicht in der Lage gewesen, den Flügelschlag der Flügel exakt nachzuahmen, durch den sowohl Vortrieb als auch Auftrieb erzeugt wird. Welchen Ursprung hat der Vogelflug, der von so vielen komplizierten Faktoren abhängig ist?
Einige behaupten, daß sich die Vögel irgendwie aus Reptilien entwickelt haben, wobei sich die Schuppen langsam zu Federn umwandelten. Sie verweisen auf das Fossil eines Urvogels namens Archäopteryx, der Zähne und einen langen Schwanz mit Wirbeln hatte, und behaupten, er bilde ein „Bindeglied“. Allerdings läßt man eine Anzahl Merkmale außer acht. Reptilien sind Kaltblüter und verhalten sich oft träge, wogegen Vögel Warmblüter sind und zu den aktivsten Geschöpfen der Erde gehören. Das Fliegen hängt von so vielen Faktoren ab, die zusammenwirken und gleichzeitig vorhanden sein müssen.
Es ist bemerkenswert, daß der Archäopteryx bereits voll entwickelte Flügel mit kompletten Federn (nicht Schuppen, die zur Hälfte in Federn umgewandelt waren) und besonders zum Sitzen ausgerüstete Füße hatte. Das Größenverhältnis zwischen Kopf und Hirn entspricht dem eines Vogels und unterscheidet sich völlig von den Größenverhältnissen bei Reptilien. Folglich hat sich der Archäopteryx nicht von einem Reptil zu einem Vogel entwickelt.
Gewiß kann man die Fähigkeit des Fliegens nicht dem bloßen Zufall zuschreiben. Sorgfältige Forschungen liefern überzeugende Beweise dafür, daß der Vogelflug göttlichen Ursprungs ist. Alle Merkmale der Vögel — ihr stromlinienförmiger Körper, die großen leichten Flügel, der besondere Knochenbau und der Instinkt, den die komplizierten Bedingungen des Fliegens erfordern — sprechen für einen intelligenten Konstrukteur, der dem Menschen weit überlegen ist. Ja, wir sollten ihm, Jehova Gott, für das Wunder des Vogelflugs die Ehre geben (Ps. 148:1, 7, 10).
[Diagramm auf Seite 21]
(Genaue Textanordnung in der gedruckten Ausgabe)
bewegte Luft
Auftrieb
Luftwiderstand
Schwerkraft
die Kräfte, die auf einen Vogelflügel wirken
[Diagramm auf Seite 22]
(Genaue Textanordnung in der gedruckten Ausgabe)
thermischer Aufwind
Gleitflug
thermischer Aufwind