Een watervleermuis (Myotis daubentonii). Foto: Jens Rydell

Nieuwe studie biedt aanwijzingen over hoe vogels begonnen te vliegen

Onderzoekers hebben voor het eerst het grondeffect kunnen meten bij vliegende dieren, en het blijkt dat ze door dicht bij de grond te vliegen veel meer energie sparen dan gedacht werd. De studie van de Lund Universitet geeft steun aan een van de theorieën over hoe vogels begonnen zijn met vliegen, namelijk de vanaf-de-grond-theorie. 

"Onze metingen tonen aan dat het grondeffect dieren twee keer zo veel energie bespaart als de modellen hadden laten uitschijnen", zei Christoffer Johansson, een bioloog aan de Lund Universitet in Zweden. Johansson en zijn collega's Anders Hedenström van de Lund Universitet en Lasse Jokobsen van de Deense Syddansk Universitet, zijn er voor het eerst in geslaagd het grondeffect te meten bij watervleermuizen die in een windtunnel vlogen. Tot nu toe waren er enkel schattingen voor het effect op basis van computermodellen. 

Kort gezegd houdt het grondeffect in dat een oppervlak, grond of water, werkt als een aerodynamische spiegel die de luchtdruk onder de vleugels vergroot - het kost minder om liftkracht te genereren, de kracht die een vleugel omhoog stuwt. Het grondeffect wordt tot stand gebracht binnen een vleugelspanwijdte van de grond, en het effect neemt exponentieel af met de afstand tot het oppervlak. 

Een vlak, glad oppervlak, bijvoorbeeld een kalm meer waar vleermuizen en vogels insecten vangen of drinken terwijl ze vliegen, biedt de optimale omstandigheden. 

De nieuwe studie toont ook aan dat dieren zelfs nog minder energie verbruiken, als ze hun vleugels op en neer bewegen, als ze fladderen, in plaats van dicht bij te grond te zweven. 

De krachten die inwerken op een vleugel zonder het grondeffect. De gele schakeringen geven hoge druk weer, hoe donkerder hoe hoger. De blauwe schakeringen geven lage druk weer. Illustraties: Michael Schreier/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0
Hetzelfde met het grondeffect. Het hogedrukvlak is duidelijk groter en krachtiger..

Implicaties voor vogels

Hoewel de studie uitgevoerd werd met vleermuizen, heeft ze ook implicaties voor vogels en insecten. 

Er zijn twee theorieën over hoe dieren zich de kunst van het vliegen eigen gemaakt hebben. Een theorie is dat het vliegen begonnen is doordat dieren van boom naar boom, of tak naar tak, naar beneden sprongen of zich lieten vallen, de vanuit-de-bomen-theorie, de andere theorie is dat vliegen ontstaan is op de grond.

Bij het lopen en het springen kunnen proto-vleugels - nog niet geheel ontwikkelde vleugels - de dieren toegelaten hebben van sneller te lopen en hoger te springen, totdat uiteindelijk het vliegen ontstond, een theorie die doorgaans de vanop-de-grond-theorie genoemd wordt. 

De overeenkomstige theorie bij de vliegende insecten is dat ze zich over het wateroppervlak voortbewogen, en uiteindelijk vleugels ontwikkeld hebben als een middel om zich over het oppervlak voort te stuwen.

"Dit is duidelijk speculatie, maar als fladderende dieren meer energie besparen door dicht bij de grond te vliegen, dan wordt de vanop-de-grond-theorie meer waarschijnlijk, namelijk dat de dieren begonnen met vliegen door eerst op de grond te lopen en te springen, terwijl ze met de voorlopers van hun vleugels flapten", zo zei Johansson in een persmededeling van de Lund Universitet.

De studie van Johansson, Hedenström en Jakobsen is gepubliceerd in "Current Biology"

Video player inladen ...