Über die Entstehung des Vogelflugs gibt es ja viele Theorien. Ein niedlicher Krabbel-Roboter leistet jetzt einen Beitrag, eine davon experimentell zu überprüfen.

Die berühmte Frage, mit der ja auch Kreationisten gern hausieren gehen, lautet “Wozu ist ein halber Flügel gut”? Wie soll eine schrittweise Entwicklung zu einem fliegenden Tier funktionieren, wenn das Tier vom halben Flügel eben noch nichts hat, weil es damit ja nicht fliegen kann?

Wenn ihr nicht gerade Kreationisten seid, dann ist euch vermutlich klar, dass man davon ausgehen sollte, dass die “halben Flügel” sich eben nicht zum Fliegen, sondern für eine andere Funktion entwickelt haben. Eine Möglichkeit hierfür ist das so genannte WAIR=wing-assisted inclined running (übersetzt sich so etwa als “Flügelunterstütztes Steigungslaufen”), das seit 10 Jahren diskutiert wird.

Junge Vögel sind nämlich in der Lage, durch heftiges Flügelflattern Steigungen raufzulaufen, die sie ohne Flügel nicht schaffen könnten – und das können sie auch dann schon, wenn sie noch zu jung zum Fliegen sind, also sozusagen mit einem “halben Flügel”.

Hier ein nettes Video, wie das aussieht:

Der Trick dabei ist, dass die Vögel durch das Flattern zum einen zusätzlichen Schub nach vorn/oben erzeugen, zum anderen, dass sie sich mit dem Flügelschlagen gegen den Boden drücken und so die Andruckkraft erhöhen, ähnlich wie das ein Spoiler an einem Auto tut. Dadurch können sie größere Steigungen überwinden und vielleicht auch beim Laufen in ebenem Gelände ihre Laufgeschwindigkeit steigern. (Modellrechnungen für einen Archaeopteryx ergaben eine Geschwindigkeitssteigerung um einen Faktor 4, die waren aber wohl überoptimistisch, weil sie den Einfluss des zusätzlichen Luftwiderstands ignorierten.)

(Es gibt auch andere Ideen zur Entwicklung des Flügelschlages – eine ganz neue werde ich sicher auch demnächst mal erzählen.)

Ein kleines Problem bei dieser Theorie besteht darin, dass die Vögel, bei denen man dieses Verhalten beobachtet, zwar als Jungvögel noch nicht fliegen können, als erwachsene Vögel aber schon. Sie haben also zwar zu kleine Flügel, aber den gesamten Muskelapparat, die Nervenkoordination usw. aber schon. Können Flügel aber auch helfen, wenn man mit ihnen gar nicht fliegen kann?

ResearchBlogging.orgUnd hier kommt jetzt der kleine Roboter ins Spiel. Er basiert auf dem Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod (kurz “DASH” – ein nettes Wortspiel, weil “dash” auch “sausen” bedeutet), einem kleinen sechsbeinigen Robot, der laufen kann wie ein Käfer.

DASH bekommt nun zusätzlich noch Flügel und heißt dann DASH+Wings. Um den Einfluss der Flügel zu studieren, betrachtet man drei Varianten von DASH:

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Zum einen DASH mit angebauten Flügeln (die entweder starr sind oder auf- und abschlagen), dann DASH ohne Flügel und schließlich DASH mit Trägheits-Stangen, die den Einfluss der Flügelmasse verdeutlichen sollen.

Anschließend wurde untersucht, welche Geschwindigkeiten DASH in den unterschiedlichen Konfigurationen erreichen und welche Steigungen er überwinden kann. Die Ergebnisse könnt ihr euch auch hier als Video ansehen:

Mit Flügeln steigt die Maximalgeschwindigkeit also immerhin um etwa 90%, und die maximale Steigung von knapp 6 auf mehr als 16°. Auch die Stabilität beim Laufen erhöhte sich durch die Flügel. Flügel können also tatsächlich beim Laufen unterstützen, auch wenn man mit ihnen nicht fliegen kann.

Qualitativ sind die Ergebnisse also durchaus spannend – quantitativ kann man aus ihnen nicht besonders viel folgern, dazu ist ein sechsbeiniger Laufroboter dann doch zu weit von einem zweibeinigen Dinosaurier entfernt. Für den Bau von Minirobotern sind Flügel aber vielleicht durch diese Ergebnisse auch attraktiver geworden.


Peterson, K., Birkmeyer, P., Dudley, R., & Fearing, R. (2011). A wing-assisted running robot and implications for avian flight evolution Bioinspiration & Biomimetics, 6 (4) DOI: 10.1088/1748-3182/6/4/046008

Kommentare (15)

  1. #1 Sascha
    28. Dezember 2011

    Na, da sind die Kreationisten ja nicht völlig nutzlos.
    Sie geben hier und da Anreize, eine Sache genauer zu untersuchen.

    Wenn aber Flügel helfen, die Geschwindigkeit / Steigfähigkeit zu verbessern, warum haben dann nicht die meisten Gattungen Flügel? Da scheint dann doch die Abwägung zwischen Mehrwert und Mehrkosten noch eine Rolle zu spielen.

  2. #2 MartinB
    28. Dezember 2011

    @Sascha
    “Sie geben hier und da Anreize, eine Sache genauer zu untersuchen.”
    Nö, die Idee hätte man auch so gehabt – normalerweise brauchen Wissenschaftler keinen, der ihnen sagt, dass sie ihre Thesen überprüfen sollten.

    “warum haben dann nicht die meisten Gattungen Flügel? ”
    Zum einen kommen die ja auch mit Kosten, wie du sehr richtig schreibst – vierbeinige Säugetiere könnten ja nicht ohne weiteres Flügel entwickeln, weil sie die Vorderbeine zum Laufen brauchen (es muss ja einen evolutionär begehbaren Weg hin zur Flügelstruktur geben), und Flügel brauchen Muskeln, Nähststoffe etc. Zum zweiten ist die erreichbare Höchstgeschwindigkeit für viele Tiere ziemlich irrelevant.

    Und schließlich – angesichts von 9000 Vogelarten (gegenüber 5000 Säugetieren) und von 600000 oder so Käferarten haben die meisten Gattungen Flügel, ist nur unser Säugetier/Wirbeltierchauvinismus, der das anders sieht 😉

  3. #3 roel
    28. Dezember 2011

    @MartinB na ja, es gibt ca. 900 Fledermausarten, darunter die Bechsteinfledermaus, die vorwiegend an geplanten Baustellen heimisch ist. Zusätzlich gibt es noch ca. 200 Flughundarten.

    Aus wikipedia: “Mit rund 1100 Arten sind Fledertiere nach den Nagetieren die artenreichste Ordnung der Säugetiere. Sie wird in zwei Unterordnungen aufgeteilt:

    Flughunde (Megachiroptera) und
    Fledermäuse (Microchiroptera).”

  4. #4 Philipp Wagner
    28. Dezember 2011

    Schöner Beitrag! Sehr interessant finde ich auch die „Stability-flapping“-Hypothese, also dass Dromaeosaurier (Deinonychus) mit den Flügel flatterten um sich zu stabilisieren, während sie mit ihren Krallen (große) Beute festhielten:

    The Predatory Ecology of Deinonychus and the Origin of Flapping in Birds:
    http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0028964

  5. #5 MartinB
    28. Dezember 2011

    @PhilippWagner
    Pssst, nicht verraten, das war doch der angekündigte Beitrag zur ganz neuen Idee…

    @roel
    Ja klar – zeigt um so mehr, wie überlegen Tiere mit Flügeln sind.
    Zu schade, dass die Menschen ihre Flugfähigkeit verloren haben:
    http://www.scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2011/04/stammt-der-mensch-vom-flugsaurier-ab.php

  6. #6 perk
    29. Dezember 2011

    @roel
    Ja klar – zeigt um so mehr, wie überlegen Tiere mit Flügeln sind.
    Zu schade, dass die Menschen ihre Flugfähigkeit verloren haben:
    http://www.scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2011/04/stammt-der-mensch-vom-flugsaurier-ab.php

    .. martin klaut mir meine pointe :/

  7. #7 MartinB
    29. Dezember 2011

    @perk
    Als erfahrener Rollenspielmeister sage ich immer: besser gut geklaut als schlecht selbst ausgedacht.

  8. #8 rolak
    29. Dezember 2011

    Besonders erschütternd für die schöpfende Truppe dürfte meineserachtens die stabilisierende und möglichkeitssteigernde Wirkung selbst sich nicht bewegender Flügel sein.

  9. #9 roel
    29. Dezember 2011

    @MartinB Also Vorhersehen von zukünftigen Pointen? Dann kannst du das nicht jetzt streichen. http://www.scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2011/05/warum-ich-nicht-hellsehen-kann.php

  10. #10 perk
    29. Dezember 2011

    welche systeme? die großen 3 d&d, dsa, shadowrun? oder was ausgefalleneres?

  11. #11 MartinB
    30. Dezember 2011

    @perk
    Selbst gemeistert habe ich das uralte DSA (wo man für Proben nur einmal würfeln musste…) und dann ziemlich lange ein eigengebautes System (das vor allem durch ein ausgefeiltes Lernsystem und durch ziemlich viele coole Zauber glänzte), später habe ich noch Elemente von Saga dazugeklaut (das Saga-Magiesystem ist ziemlich genial).
    Gespielt habe ich auch noch Midgard, Palladium, Space 1889, Earthdawn, Call of Cthulu…

  12. #12 perk
    1. Januar 2012

    also ne ziemlich andere ecke als ich..
    hab bisher nur gespielt.. zuerst shadowrun, dann starwars d6 und dann den ganzen world of darkness kram (vampire, mensch, changeling…)

  13. #13 Ockham
    Berlin
    19. März 2017

    Hallo Herr M. Bäcker,

    in einem kreationistischen Buch schreibt ein Autor zum Thema Feder und Flug:
    Behauptung 1: “Wären Federn dagegen von vornherein auf Flugtauglichkeit hin ausgelesen worden, hätte eine anfänglich flächige Vergrößerung von Reptilschuppen erwartet werden müssen. Für einen solchen Anfang gibt es jedoch keine fossilen Belege.”
    Behauptung 2: “Insbesondere an Wärmedämmung als ursprüngliche Funktion wird gedacht; doch dafür werden bei weitem nicht so komplizierte Strukturen wie Federn benötigt. Außerdem: Selektion auf Wärmedämmung “zielt” eher auf Daunenfedern als auf flugtaugliche Federn und führt von der Flugtauglichkeit weg.” Hierzu habe ich herausgefunden, dass Daunenfedern zu den Unterfedern gehören. Dabei werden allerdings Konturfedern (Deckfedern, Schwungfedern und Steuerfedern) vernachlässigt.
    Behauptung 3: “Viele Wissenschaftler halten die Frage nach den Selektionsbedingungen zum Erwerb von Federn für nicht testbar. Verschiedene hypothetische Szenarien schließen einander aus.”
    Können Sie dazu etwas sagen?
    Vielen Dank im Voraus! Gruß von Ockham

  14. #14 MartinB
    20. März 2017

    @Ockham
    Dazu kann man ne Menge sagen (dazu gibt es dutzende Fachartikel, beispielsweise über die Stadien der Federentwicklung von Prum).
    Ganz kurz:
    Behauptung 1 ist vermutlich richtig – die Tatsache, dass auch Dinos, die keine Anpassung ans Fliegen hatten, Federn besaßen, spricht dafür.
    Behauptung 2 ist vermutlich falsch – man sieht schon bei Sägetieren, dass isolierende Strukturen nicht daunenartig sein müssen. Ein Szenario für Flugfeder-Entwicklung ist z.B.: Isolation, dann Display-Struktur (die für die Seitenäste etc. sorgte), dann Unterstützung der Fortbewegung (sei es im Gleitflug, beim WAIR etc.)

    Behauptung 3 ist inhaltsleer. Natürlich schließen sich unterschiedliche Hypothesen gegenseitig möglicherweise aus – deswegen sind es ja unterschiedliche Hypothesen. Was man für “nicht testbar ” hält, hat sich in den letzten Jahren so massiv geändert, dass es absurd ist, zu glauben, nur weil wir etwas heute nicht entscheiden können, können wir das auch morgen nicht.
    Nebenbei widersprechen sich 2 und 3: Entweder es gibt (laut 2) keine sinnvolle Hypothese, oder es gibt (laut 3) mehrere, die sich widersprechen.

    Alles in allem typisches kreationistisches Halbwissen.

  15. #15 Ockham
    Berlin
    21. März 2017

    Vielen Dank für die schnelle und kompetente Antwort! :-)