A6 Extreme Umgebung

Thema

Jeder Vogel ist physiologisch und aerodynamisch optimal an einen bestimmten Bereich der umgebenden Luftbedingungen angepasst. Weichen diese Bedingungen von diesem Bereich ab, reagiert das Flugsystem des Vogels in drei Hauptszenarien – extreme Höhe mit geringer Luftdichte und niedrigem Sauerstoffgehalt; ein Sturm mit starken Turbulenzen, Fallwinden und Seitenwinden; oder extreme Hitze mit Dehydrierung und erhöhter Blutviskosität – auf dieselbe physikalische Weise, obwohl die äußere Ursache jeweils unterschiedlich ist.

Diese gemeinsame Reaktion besteht darin, dass sich die verfügbare aerodynamische Leistung oder der von den Flügeln erzeugte Auftrieb – oder beides gleichzeitig – aufgrund äußerer Faktoren verändert, ohne dass der Vogel selbst Schaden nimmt oder beeinträchtigt wird. Um diese Veränderung auszugleichen und den Flug aufrechtzuerhalten, muss der Vogel seine Geschwindigkeit, seinen Anstellwinkel oder seine Flugbahn anpassen. Jede dieser Anpassungen verursacht einen zusätzlichen Energieaufwand, der beim Fliegen unter normalen Luftbedingungen nicht erforderlich ist.

In extremen Höhenlagen reduziert die geringe Luftdichte den Auftrieb der Flügel bei gegebener Geschwindigkeit und gegebenem Anstellwinkel, da zu jedem Zeitpunkt weniger Luftmasse zur Beschleunigung nach unten zur Verfügung steht. Gleichzeitig verringert die in dieser Höhe auftretende Hypoxie die verfügbare aerodynamische Leistung, da die Brustmuskulatur weniger Sauerstoff erhält, als sie für ihre übliche Leistung benötigt. Der Vogel muss daher mit höherer Geschwindigkeit oder einem größeren Anstellwinkel fliegen, um den reduzierten Auftrieb auszugleichen – genau dann, wenn seine verfügbare aerodynamische Leistung durch die Hypoxie bereits verringert ist.

Bei Stürmen hingegen ändert sich nicht die Luftdichte, sondern ihre Bewegung: Starke Turbulenzen, Fallwinde und Seitenwinde verändern abrupt und unvorhersehbar Geschwindigkeit und Richtung der auf die Flügel treffenden Luft, wodurch der erzeugte Auftrieb schwankt, anstatt stabil zu bleiben. Angesichts dieser Schwankungen passt der Vogel ständig seinen Anstellwinkel und seine Flugbahn an, um zu verhindern, dass der erzeugte Auftrieb im schlimmsten Fall einer Böe unter das notwendige Niveau fällt. Diese kontinuierliche Anpassung verbraucht verfügbare aerodynamische Leistung, die – anders als im Szenario extremer Höhe – nicht durch den Sturm selbst reduziert wird, sondern stattdessen schneller zur Aufrechterhaltung der Flugkontrolle benötigt wird.

Im Szenario extremer Hitze verläuft die Reaktion anders als in den beiden vorherigen Fällen: Extreme Hitze führt zu Dehydrierung des Vogels und folglich zu einer Erhöhung der Blutviskosität. Dies erfordert eine höhere Anstrengung des Herz-Kreislauf-Systems, um die gleiche Sauerstoffmenge zu den Brustmuskeln zu transportieren. Diese zusätzliche Belastung des Kreislaufsystems reduziert die verfügbare aerodynamische Leistung ähnlich wie die Hypoxie in extremer Höhe, wobei die Ursache hier jedoch nicht ein Sauerstoffmangel in der Luft ist, sondern die Schwierigkeit des Blutes, Sauerstoff zu transportieren.

Anders als bei einem Vogel mit einer körperlichen Verletzung oder physiologischen Beeinträchtigung liegt die Anomalie in diesen drei Szenarien nicht im Vogel selbst, sondern in den umgebenden Luftbedingungen: Ein völlig gesundes Individuum kann flugunfähig werden, wenn eines dieser drei Szenarien einen ausreichend hohen Schwellenwert überschreitet, genau wie bei einem Vogel mit einer verletzten Brustmuskulatur oder pathologischer Flügelbelastung – jedoch aufgrund einer Ursache, die verschwindet, sobald der Vogel wieder normalen Luftbedingungen ausgesetzt ist.

Diese Unterscheidung macht das Modell besonders relevant für Zugvögel, die extreme Höhenlagen durchqueren, wie beispielsweise die Streifengans oder Vögel, die auf ihrem Zugweg die Pyrenäen überqueren. Denn auch diese gesunden Individuen können aufgrund der Luftbedingungen, denen sie auf einem Teil ihrer Reise begegnen, an den Rand der Flugunfähigkeit geraten. Dieselbe Logik ermöglicht es uns, die Auswirkungen eines Sturms oder eines anderen extremen Wetterereignisses auf einen Massenzug zu beurteilen: Es ist nicht notwendig, dass ein einzelner Vogel krank oder verletzt ist, damit eine plötzliche Änderung der Luftbedingungen einen Teil der Population unterhalb der Schwelle für einen anhaltenden Flug bringt.

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