Der Tierflug

Kinematik der Flügel

Erregungsmuster der Flugmuskulatur

Aerodynamik

Spulen zwei Schwenne.jpg (57156 Byte)

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Eine im Windkanal fliegende Wanderschrecken mit je 2 Miniaturspulen auf den linken Flügeln für die elektrodynamische Bewegungsregistrierung

Schema des Flugapparats eines vierflügeligen Insekts

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Allgemeines Der Flug ist eine überaus wichtige Lokomotionsart, die sich in zahlreichen Tiergruppen völlig unabhängig von einander entwickelt hat. Genannt seien Sauropside (z.B. Flugsaurier), Säugetiere (z.B. Fledermäuse), Vögel und Insekten. Speziell die Gruppe der Fledermäuse und Flughunde umfaßt ca. 800 Arten und ist somit die artenreichste Säugetiergruppe überhaupt.
Außerordentlich große Bedeutung hat der Flug bei den 'echten' Insekten, deren Bauplan zwei Flügelpaare aufweist. Unsere Versuchstiere sind Insekten, mit denen sich Windkanal-Versuche leichter als mit Vögeln durchführen lassen. Speziell befassen wir uns mit den für ihre Wanderzüge bekannten großen Heuschrecken. Deren riesige Schwärme sind seit dem Altertum sehr gefürchtet, weil im befallenen Gebiet alles Grün abgefressen wird.
Der Flug beruht auf  morphologischen Gegebenheiten der Gelenke, Flügel und Flugmuskeln. Die letzteren werden in Abhängigkeit vom Flugmodus (Strecken-, Steig- und Kurvenflug) spezifisch erregt. Die resultierenden Muster der Flügelbewegungen erzeugen im Wechselspiel mit der Luft geeignete aerodynamische Kräfte, vor allem Schub und Auftrieb, die das Tier voran und in die Höhe treiben. Ferner werden durch die Flügel-Kinematik Drehmomente produziert, z.B. für die Regelung des horizon- talen Gleichgewichts. Unsere flugphysiologischen Untersuchungen an Individuen, die im Windkanal fliegen, sollen die vielfältigen Wechselbeziehungen im Flugapparat (s.o. rechte Graphik) offenlegen.


Versuchstiere Wir arbeiten mit den Spezies Locusta migratoria L. "Wanderheuschrecke" und Schistocerca gregaria F. "Wüstenheuschrecke". Die Flügelspannweiten betragen ca. 0,1 m und die Gewichte liegen zwischen 10 und 20 mN (d.h. ca. 1 und 2 g). Die Flügelschlagfrequenzen bewegen sich um 20 Hz.
Methoden
Windkanaltechnik Die Tiere sind ventral an sog. Flugwaagen zur Bestimmung von Schub, Auftrieb, Roll- und Giermoment befestigt und fliegen in der laminaren Strömung eines Windkanals. Die Windtemperatur wird auf ca. 28°C erwärmt. Unter solchen Umständen fliegen viele Individuen bis zu 4 Stunden am Stück.
Registrierung der Flügelkinematik Die Kinematik der Flügelbewegungen läßt sich wegen der niedrigen Schlagfrequenz von ca. 20 Hz mittels einer Kombination aus Zeitlupe und Fotogrammetrie von ausreichender Genauigkeit sowie mittels einer elektrodynamischen Registriermethode analysieren.
Neurophysiologie Die motorischen Programme des neuromuskulären Flugapparats werden mittels einer vielkanaligen Elektromyographie studiert.
Visuelle Stimulation Durch visuelle Stimulation werden unterschiedliche Flugmanöver im Windkanal ausgelöst.
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