Der flatternde Flug der Schmetterlinge war für Forscher bislang eine Art Rätsel, wenn man ihre ungewöhnlich großen und breiten Flügel relativ zu ihrer Körpergröße bedenkt. Jetzt haben Wissenschaftler der Lund University in Schweden die Aerodynamik von Schmetterlingen in einer Windmaschine untersucht. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass Schmetterlinge eine hochgradig effektive Klapptechnik verwenden, die die Vorteile ihrer einzigartigen Flügel nutzt. Das hilft ihnen, bei der Flucht vor Fressfeinden schnell abzuheben.
Die Wissenschaftler der Lund University untersuchten die Flügelschläge von frei fliegenden Schmetterlingen während des Abhebens in einer Windmaschine. Während des aufwärts gerichteten Schlags erschaffen die Flügel eine luftgefüllte Tasche zwischen ihnen. Wenn die Flügel dann zusammenstoßen, wird die Luft herausgedrückt, was in einem Rückstoß resultiert, der den Schmetterling nach vorne treibt. Der abwärts gerichtete Flügelschlag hat eine andere Funktion: Der Schmetterling bleibt in der Luft und fällt nicht zu Boden.
Die Kollision der Flügel wurde von Forschern vor fast 50 Jahren beschrieben, aber erst in dieser Studie wurde die Theorie an echten Schmetterlingen im freien Flug überprüft. Bis jetzt bestand die gängige Vermutung darin, dass die Schmetterlingsflügel aerodynamisch ineffizient sind, allerdings sagen die Forscher, dass das Gegenteil der Fall ist.
“Dass die Flügel beim Schlagen einen Hohlraum erschaffen, macht den Flügelschlag viel effektiver. Es ist ein eleganter Mechanismus, der viel fortschrittlicher ist, als wir uns vorgestellt haben, und das ist faszinierend. Die Schmetterlinge profitieren von der Technik, wenn sie bei der Flucht vor Fressfeinden schnell abheben müssen”, sagte der Biologe Per Henningsson. Henningsson studierte die Aerodynamik von Schmetterlingen zusammen mit seinem Kollegen Christoffer Johansson.
“Die Form und Flexibilität von Schmetterlingsflügeln könnte verbesserte Leistung und Flugtechnologie bei kleinen Drohnen inspirieren”, sagte Henningsson.
Neben der Untersuchung der Schmetterlinge in einer Windmaschine entwickelten die Forscher mechanische Flügel, die echte nachbilden. Die Form und Flexibilität der mechanischen Flügel beim Schlag und Falten bestätigen die Effizienz.
“Unsere Messungen zeigen, dass der von den flexiblen Flügeln produzierte Impuls 22 Prozent größer und die Effizienz 28 Prozent besser ist, verglichen mit starren Flügeln”, schlussfolgerte Johansson.
Video-Link: https://youtu.be/FfeiU_eIB1c
Video-Link: https://youtu.be/XmjleqxRTV8
Abhandlung: “Butterflies fly using efficient propulsive clap mechanism owing to flexible wings” von Christoffer Johansson und Per Henningsson, Journal of the Royal Society Interface
(THK)
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