Warum der Schmetterling vorbeiflattert

von David Catchpoole
übersetzt von Markus Blietz

Haben Sie nicht auch schon einmal gedacht, dass der Schmetterling – mit seinen flatternden, nervösen Flugbewegungen – ein „primitiver“ und ineffizienter Flieger ist? Schließlich schauen seine Flügel ganz und gar nicht aerodynamisch aus, wenn man sie mit den wunderbar stromlinienförmigen „Tragflächen“ von Vögeln und Flugzeugen vergleicht.

Und in der Tat, es ist noch keine 10 Jahre her, wo die konventionellen Gesetze der Aerodynamik nicht erklären konnten, wie überhaupt irgendein Insekt fliegen kann,¹ ganz zu schweigen von den meisterhaften Manövrierfähigkeiten bei geringer Fluggeschwindigkeit – nämlich in der Luft stehen zu bleiben und rückwärts und zur Seite fliegen zu können, und dabei trotzdem die volle Kontrolle zu behalten.

Im letzten Jahrzehnt jedoch haben Forscher eine Vielzahl von „unkonventionellen“ Flugmethoden entdeckt, die diese hauchzarten Aeronauten verwenden, um in der Luft zu bleiben.² Beispielsweise führt ein spezieller Flügelschlag zu einem spiralförmigen Luftstrom (Luftwirbel) entlang der Flügelkanten, der einen Teil des Auftriebs erzeugt, den „konventionelle Gleichgewichts-Aerodynamik“ nicht erklären konnte.³

Nachdem Forscher den Flug von Roten Admiral-Schmetterlingen in einem „Windkanal“ gefilmt hatten, waren sie überrascht von der Vielfalt komplizierter Flügelbewegungen, die zu deutlich mehr Auftrieb führen, als ein einfaches Auf-und Abschlagen der Flügel der bewirkt: „Energie-Recycling, zwei verschiedene Luftwirbel an der Flügelvorderkante, aktive und inaktive Flügelaufschläge, Flügelrotationen und der Weis-Fogh ‘Klapp-und Schleuder’ Mechanismus“.⁴ Darüberhinaus verwendeten die Roten Admiral Schmetterlinge von Flügelschlag zu Flügelschlag oft völlig verschiedene Flug-Mechanismen!

Heute verstehen wir, dass Schmetterlinge fliegen können, weil sie jeden Flügelschlag ganz gezielt aus einer maßgeschneiderten Palette von Drehungen, Flatter-, Klapp-und Schleuderbewegungen auswählen – alles andere als primitiv. Um es mit den Worten der Forscher auszudrücken: „Das Flattern von Schmetterlingen ist kein zufälliges, unberechenbares Umherirren, sondern das Resultat der meisterhaften Beherrschung einer großen Palette von aerodynamischen Mechanismen.“⁴ Kein Wunder, dass Schmetterlinge so geschickt darin sind abzuheben, zu manövrieren, stationären Flug beizubehalten und zu landen!

Luftfahrt-Ingenieure würden diese Mechanismen gerne kopieren, zum Beispiel für Insekten-artige Spionage-Roboter,⁵ aber es ist noch ein langer Weg, bis sie mit den Fähigkeiten der fliegenden Insekten mithalten können.⁶

Beispielsweise erfordert die Entwicklung von Software für Flugzeuge viele Mannjahre an Arbeit und leistungsfähige Computerchips für die praktische Umsetzung. Im Gegensatz dazu besteht das Flugkontrollzentrum im Gehirn einer Fliege geschätzt aus nur ungefähr 3000 Neuronen, was „dem Insekt weniger Rechenleistung gibt als einem Toaster, und trotzdem sind Insekten agiler als Flugzeuge, die mit superschneller digitaler Elektronik ausgestattet sind.“⁷ Wie schaffen es Insekten, die volle Kontrolle über eine große Palette an Kunstflugmanövern beizubehalten?⁸ Ein Kommentator stellte fest: „Wenn Ingenieure das jemals verstehen, wird es eine Revolution in der Aeronautik geben.“⁷

Es gibt allerdings einen Ingenieur, der dies bereits versteht. Es ist der Eine, der diese fliegenden Wunderwerke ursprünglich bildete – Gott, der Schöpfer von Himmel, Erde und der Meere, und von allem, was darin ist.

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Weitere Literatur

• Pterosaurs flew like modern aeroplanes
• Amazing discovery: Bird wing has leading edge technology
• Good design in miniature
• Fancy flying from advanced aeronautics:
• Expert engineer eschews evolutionary design