Langstrecken-Flieger: Forscher lüften Geheimnis des Albatros-Fluges

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Albatrosse sind Extremflieger: Manche Exemplare umrunden gleich mehrmals die Erde oder legen 15.000 Kilometer ohne Zwischenstopp zurück. Münchner Forscher können jetzt erklären, woher die Vögel die Energie für ihre unvergleichlichen Wanderungen nehmen.

Johannes Traugott / TU München

Hamburg - Die Heimat der Albatrosse ist der Ozean. Auf der Suche nach Tintenfischen, Krebstieren und anderer Beute segeln sie Tage oder Wochen am Stück über dem Meer. Die Vögel legen dabei erstaunliche Distanzen zurück: Über einen Zeitraum von acht Stunden können sie eine Durchschnittsgeschwindigkeit von über 127 Kilometern pro Stunde halten. 2005 berichteten Forscher von einem Albatros, der die Erde in weniger als 46 Tagen umrundet hatte - mehr als 20.000 Kilometer war er entlang der südlichen Breitengrade auf und ab gesegelt.

Solche Rekorde stellen die Vögel mit Hilfe einer ausgefeilten Gleitflugtechnik auf, die ein internationales Forscherteam analysiert hat. Die Wissenschafter beklebten 20 Wanderalbatrosse (Diomedea exulans) auf dem Kerguelen-Archipel im südindischen Ozean mit GPS-Sendern und verfolgten ihre Flugrouten. Im Wissenschaftsmagazin "Plos One" berichten Gottfried Sachs von der TU München und seine Kollegen, wie sich die Vögel den Wind zunutze machen.

Wenn sich Albatrosse nur aufs Flügelschlagen verlassen müssten, wären ihre Energiereserven schnell aufgebraucht: Ein 8,5 Kilogramm schweres Tier benötigte eine Leistung von 81 Watt, um 70 Kilometer pro Stunde zu fliegen. Zum Vergleich: Ein Benzinmotor, der eine solche Leistung erzeugt, würde am Tag etwa 0,9 Liter Treibstoff verbrauchen, schreiben die Forscher. Die Seevögel müssten also sehr viel fressen, um sich überhaupt in der Luft halten zu können.

Wochenlange Wanderungen über dem Ozean erlaubt ihnen ein energieeffizientes Gleitflugmuster: Im Flug drehen sich die Vögel nah über der Wasseroberfläche mit aufgespannten Flügeln in den Wind und werden vom Gegenwind aufgetrieben - ähnlich eines startenden Flugzeugs. Anschließend fliegen sie einen Bogen und gleiten mit Rückenwind zurück Richtung Wasseroberfläche.

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Albatrosse: Langstreckenflug mit Windantrieb
Während des Flugs verlieren und gewinnen die Tiere Bewegungsenergie und potentielle Energie: Je schneller sie sind, desto größer die Bewegungsenergie; die potentielle Energie nimmt mit der Höhe zu. Aus beiden Energieformen errechneten die Forscher die Gesamtenergie, die im Flug auf die Vögel übertragen wird. Höhe und Geschwindigkeit der Albatrosse kannten die Forscher aus den GPS-Daten.

Ihre Berechnungen zeigten: Albatrosse haben die größte Energie am Ende ihrer oberen Wende aus dem Gegenwind in den Rückenwind, wenn sie bereits an Höhe verlieren. "10 bis 15 Meter über der Wasseroberfläche weht ein starker Wind", erklärt Sachs. "Dort fliegt der Albatros eine Kurve und erfährt durch die Schrägstellung seiner Flügel großen Auftrieb. Man könnte sagen, er wird vom Wind mitgenommen." Dabei gewinnt der Seevogel Energie.

Die geringste Energie hat er dagegen zu Beginn jedes Gleitflugzyklus, wenn er wenige Meter über dem Meer aus dem Sinkflug in einer Kurve zurück in den Gegenwind segelt und zu steigen beginnt. "Über der Wasseroberfläche wird der Energiegewinn aus dem oberen Teil des Zyklus umgekehrt", sagt Sachs. "Statt, dass der Wind den Vogel mitnimmt, bremst er ihn aus."

Mit GPS-Sendern verfolgt

Bei gleicher Windgeschwindigkeit über dem Meer und in der Höhe würden sich Energiegewinn und -verlust aufheben. Weil der Wind über der Wasseroberfläche aber schwächer weht, als viele Meter über dem Meer, gewinnt der Albatros in der Höhe mehr Energie, als er bei der unteren Wende verliert. Insgesamt verbuchen die Seevögel in jedem Gleitzyklus also ein Energieplus, das sie zum Vorankommen nutzen.

Die Wissenschaftler um Sachs waren die ersten, die den dynamischen Gleitflug der Albatrosse mit GPS-Sendern genau verfolgten. "Vorher konnte man die Position der Vögel nur alle paar Sekunden erfassen", sagt der Flugingenieur. "In der Zwischenzeit fliegt ein Wanderalbatros einen großen Teil des Gleitflugzyklus." Sachs' Kollege Johannes Traugott entwickelte einen GPS-Sender, der den Forschern zehn Mal pro Sekunde die Position der Tiere meldete. "Damit konnte man die kleinteiligen Flugbewegungen eines Zyklus überhaupt erst erfassen."

Schon länger haben Forscher gerätselt, wie Albatrosse im Gleitflug Energie gewinnen. Zwei Theorien gab es dazu: Die erste besagte, dass die Seevögel Energie durch Unterschiede in der Windgeschwindigkeit in verschiedenen Höhen gewinnen. Alternativ sollten Böen Energie auf sie übertragen. Aufgrund der neuen Datenlage scheinen beide Theorien hinfällig: "Stattdessen wird gleichmäßig Energie von den Winden auf die Vögel übertragen", heißt es in der Veröffentlichung.

Die Erforschung des Albatrosflugs könnte künftig von praktischem Nutzen sein: Wissenschaftler wollen Erkenntnisse über die Flugtechnik von verschiedenen Vögeln und Insekten nutzen, um sparsame Fluggeräte zu entwickeln.

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