Auf den Schwingen des Wirbels
Ahornsamen fliegen ähnlich wie Insekten und Fledermäuse
Wenn ein Ahornsamen kreiselnd in der Luft schwebt, nutzt er dabei exakt die gleiche Flugtechnik wie Insekten, Fledermäuse oder auch Kolibris: Er erzeugt über der oberen Kante seines Flügelchens einen tornadoartigen Wirbel, der ihn nach oben zieht und seinem Fall entgegenwirkt, haben Forscher jetzt mit Hilfe ausgeklügelter Modelle gezeigt. Damit hat die Evolution die Technik offenbar gleich mehrmals erfunden – und zwar sowohl im Tier- als auch im Pflanzenreich.
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Wenn Ahornsamen vom Baum fallen, beginnen sie bereits nach etwa einem Meter Fall um ihre eigene Achse zu rotieren. Dabei erzeugen sie einen Auftrieb, der dafür sorgt, dass sie länger in der Luft bleiben können – schließlich erhöht sich auf diese Weise die Chance, von einem Windstoß erfasst und zu einem freien Stück Boden getragen zu werden, wo sie auskeimen können. Wie genau die kleinen geflügelten Samen es allerdings schaffen, diesen für ihre Größe und die relativ langsame Geschwindigkeit verhältnismäßig starken Auftrieb entstehen zu lassen, blieb bislang rätselhaft.
Um dieser Frage nun endgültig auf den Grund zu gehen, bauten der Niederländer David Lentink und seine Kollegen zuerst einmal ein fünf- bis zehnfach vergrößertes Kunststoffmodell eines Ahornsamens. Anschließend ließen sie es von einem Roboterarm in einem mit Öl gefüllten Tank so drehen, als würde es in der Luft schweben, und beleuchteten es mit einem Laser. Dank winziger Glaskügelchen im Öl konnten sie auf diese Weise die Strömung rund um den Modellsamen sichtbar machen und deutlich einen Wirbel erkennen, der beim Rotieren direkt oberhalb der Flügelvorderkanten entstand. Ein Test in einem rauchgefüllten Windkanal mit 32 echten Ahornsamen bestätigte schließlich die Beobachtungen am Modell: Auch hier ließen sich die tornadoartigen Wirbel über den Flügeln deutlich erkennen.
Solche Wirbel hatten Wissenschaftler auch schon über Insekten-, Fledermaus- und Kolibriflügeln entdeckt, wenn die Tiere in der Luft zu stehen scheinen. Offenbar handelt es sich bei der Technik also um ein effizientes System für anspruchsvolle Flugleistungen, das mit relativ wenig Aufwand gute Ergebnisse liefert, interpretieren Lentink und seine Kollegen die Beobachtung. Für die Ahornbäume bedeute das beispielsweise, dass sie ihre Ressourcen vor allem in den Samen selbst investieren können und nicht viel Energie benötigen, um dessen Verbreitung voranzutreiben. In Zukunft könnte das Prinzip möglicherweise das Design rotierender Mini-Fluggeräte inspirieren, die ebenfalls mit wenig Energie weiter Strecken fliegen können.
David Lentink (Universität Wageningen) et al.: Science, Bd. 324, S. 1438
ddp/wissenschaft.de – Ilka Lehnen-Beyel
