Schmetterlinge flattern nicht einfach so durch den Sommer. Was oft an ein unkontrolliertes Torkeln erinnert, ist das Ergebnis des Zusammenspiels eines komplexen Repertoires von Bewegungen. Das haben britische Zoologen bei Windkanal-Experimenten mit Admiral-Faltern entdeckt.

Die großen Schmetterlinge schalten demnach zwischen verschiedenen Flugtechniken mühelos hin und her. Bioniker haben den Flug von Faltern schon lange im Visier – als mögliches Vorbild für künstliche Flugmaschinen. Allerdings war man bisher davon ausgegangen, es mit einem deutlich weniger komplexen Phänomen zu tun zu haben, was die Imitation im Labor erleichtern sollte. Die Aufgabe dürfte also etwas komplizierter werden, die Projekte bleiben aber aussichtsreich, schreiben die Forscher im Magazin «Nature».

«In unseren Experimenten nutzten die Schmetterlinge sämtliche der bislang für möglich gehaltenen instabilen aerodynamischen Mechanismen», so Robert Srygley und Adrian Thomas von der University of Oxford. Häufig hätten die Tiere bei aufeinander folgenden Flügelschlägen gänzlich unterschiedliche Mechanismen eingesetzt. Flugingenieure bräuchten angesichts dieser Meisterleistung jedoch nicht zu verzweifeln: Das Umschalten zwischen verschiedenen Mechanismen geschehe durch sehr einfache Variationen des Flügelschlags.

Mit übergroßen Modellen und «angeleinten» Faltern und Fliegen haben Biologen und Techniker versucht, die Geheimnisse des Insektenflugs zu ergründen. Dabei zeigte sich, dass verschiedene Arten unterschiedliche Mechanismen einsetzen, um Auftrieb zu erzeugen. Häufig werden walzenförmige Wirbel genutzt, die sich während des Flügelschlags entlang der vorderen Flügelkante ausbilden. Beim Schwebflug wiederum wird der Flügel durch jene Turbulenzen geführt, die er während der vorhergehenden Schlagphase selbst erzeugt hat, und gewinnt so etwas Impuls zurück. Ein dritter Mechanismus trägt den Namen «clap and fling», da die Flügel hierbei über dem Körper «zusammengeklatscht» und schnell wieder «auseinandergerissen» werden.

Srygley und Thomas sind nun auch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen von freifliegenden Insekten gelungen. Dazu ließen die Biologen trainierte Admiräle (Vanessa atalanta) in einem Windkanal auf eine künstliche Blüte zufliegen. Feine Rauchschwaden machten die Strömung entlang der Flügel sichtbar. Die Analyse der Aufnahmen zeigte, dass die Falter verschiedene Varianten der bekannten Techniken und zusätzliche, unkonventionelle Tricks wie Flügeldrehungen oder «kraftlose» Flügelschläge einsetzten.

Der Insektenflug könne menschlichen Ingenieuren nicht nur Anregungen für Flügeldesign und Flugtechnik liefern, kommentiert Rafal Zbikowski vom Royal Military College of Science im englischen Swindon in der gleichen Ausgabe des Magazins. Auch die Flugsteuerung der Tiere sei verblüffend: «Bei Fliegen findet die Flugkontrolle vermutlich in einem Gehirnkomplex statt, der aus rund 3.000 Nervenzellen besteht. Damit haben diese Insekten weniger Rechenleistung als ein Toaster, dennoch sind sie agiler als mit schneller digitaler Elektronik ausgestattete Flugzeuge.» (nz/jkm)