Radolfzell, 15. Oktober — Ein Andenkondor verbraucht pro Kilometer nur ein Fünftel der Energie eines Trompeterschwans, obwohl beide rund elf Kilogramm wiegen. Der Unterschied: Der Kondor schlägt während 0,1 Prozent seiner Flugzeit mit den Flügeln, der Schwan während 99 Prozent. Eine neue Studie des Max-Planck-Instituts für Verhaltensbiologie und der Swansea University widerlegt damit die klassische Lehrbuch-Rangfolge, wonach Schwimmen energetisch stets günstiger ist als Fliegen. Unter realen atmosphärischen Bedingungen kann Fliegen die sparsamste Fortbewegungsart sein.
Die Forschenden kombinierten 17 Jahre GPS- und Beschleunigungsmesser-Daten von 850 Individuen aus 50 Vogel- und Fledermausarten mit vier Jahren Radardaten zu Windverhältnissen und Aufwinden. Das Körpergewicht der untersuchten Tiere reicht von etwa zwölf Gramm bis über elf Kilogramm. Ein internationales Team aus 68 Forschern lieferte Daten für das Projekt.
Gleitflug 79 Prozent effizienter als Flügelschlag
Die Studie zeigt, dass der Energieaufwand eines Kondors um 79 Prozent unter dem eines Schwans liegt – wodurch Gleitflug kostengünstiger wird als Schwimmen. „Wenn fliegende Tiere Zugang zu natürlichen Luftströmungen haben, erhalten sie kostenlosen Treibstoff aus dem Himmel. Diese Studie deckt die Fehler auf, die wir begehen, wenn wir die realen Bedingungen ignorieren, auf die Tiere seit Jahrmillionen reagieren", sagt Emily Shepard von der Swansea University, leitende Autorin der Arbeit.
Bisherige Lehrbücher ordnen die Fortbewegungsarten nach Energieaufwand: Schwimmen am günstigsten, Fliegen an zweiter Stelle, Laufen am teuersten. Diese Rangfolge basiert auf Labormessungen in Schwimmbecken, Windkanälen und auf Laufbändern. „Die Laborregeln besagen, dass Kondore und Schwäne denselben Energieaufwand haben müssen, da sie die gleiche Körpermasse aufweisen. Doch wenn wir sehen, wie Kondore gleiten und Schwäne mit den Flügeln schlagen, wissen wir, dass es ganz klar einen Unterschied geben muss", so Shepard.
Segelflugvögel sind Meister der Energiegewinnung
Die 50 untersuchten Arten ließen sich in zwei Hauptgruppen einteilen: Segel- und Flügelschlagflieger. Bei den segelnden Vögeln hatte die Größe einen deutlichen Einfluss auf die Transportkosten: Je schwerer ein Segelvogel war, desto weniger schlug er mit den Flügeln und desto geringer waren daher seine Transportkosten.
Segelnde Geier bieten ein anschauliches Beispiel. Die sieben untersuchten Geierarten legten an insgesamt 128.000 Tagen mehr als 4,3 Millionen Kilometer zurück – genug, um den Planeten mehr als 100-mal zu umrunden. Sie erreichten dies, während sie nur zwischen 0,1 Prozent und 7 Prozent der Flugzeit mit den Flügeln schlugen. Der schwerste Geier, der Andenkondor, schlug am wenigsten mit den Flügeln.
„Segelflugvögel sind Meister darin, Energie aus der Umgebung zu gewinnen. Wenn die Bedingungen stimmen, können sie ihre Kosten auf ein Minimum senken", erläutert Shepard. Segelflugvögel ließen sich von aufsteigenden Luftsäulen tragen, was ihre Transportkosten am stärksten senkte. Doch die Bedingungen sind nicht immer günstig: Je größer ein Segelflugvogel war, desto stärker hing er von diesen Bedingungen ab und desto eingeschränkter war er darin, wann und wo er fliegen konnte.
Rückenwind entscheidet über Effizienz bei Flügelschlagfliegern
Vögel und Fledermäuse, die quasi durchgehend mit ihren Flügeln schlagen, setzen hingegen auf energieintensiven Flügelschlag und können so auch unter wechselhafteren Bedingungen fliegen. Für solche Arten hatte der Wind den größten Einfluss auf ihre Transportkosten, wobei Rückenwind half und Gegenwind bremste.
„Luft kann die Flugkosten für Flügelschlagflieger sowohl erhöhen als auch senken. Was uns überrascht hat, war, wie oft Flügelschlagflieger unter energieaufwendigen Bedingungen fliegen, bei denen ihre Energieeffizienz wirklich gering ist", sagt Kamran Safi vom Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie, leitender Autor der Studie.
Implikationen für Naturschutz und Klimawandel
Die Studie liefert wichtige Erkenntnisse für den Schutz und das Management fliegender Arten. „Wenn sich die atmosphärischen Bedingungen ändern, ändern sich auch der Energiebedarf. Das beeinflusst, wann Tiere ziehen und wo sie rasten, und sogar, wie sich die Gemeinschaften zusammensetzen, die sie bilden", sagt Safi. Die Ergebnisse bieten einen neuen Rahmen für die Vorhersage des Energieaufwands beim Flug und dafür, wie sich klimatische Veränderungen in Zukunft darauf auswirken könnten, wohin und wann Tiere wandern.
Das Team nutzte Beschleunigungsmesser, um energieintensives Flügelschlagen von energiearmem Gleiten zu unterscheiden. Mithilfe von GPS-Daten ordneten die Forschenden jeden Flugabschnitt den Windverhältnissen und Aufwinden zu, denen die Tiere unterwegs begegneten. „Wir haben die Unterschiede auf den Kraftstoffverbrauch reduziert – das Naturäquivalent zu Liter pro Kilometer", sagt Erstautorin Martina Scacco.
In zukünftigen Arbeiten wollen die Autoren den Energieverbrauch der Tiere direkt messen, beispielsweise durch Herzfrequenzüberwachung. Auf diese Weise lassen sich Unterschiede in der individuellen Physiologie erfassen, was eine noch realistischere Messung der energetischen Kosten des Fluges ermöglicht.
