Tierphysiologie: Höhenflug

Wird die Luft dünn, fällt fliegen schwer - insbesondere bei solch Energie raubenden Unterfangen wie dem Schwirrflug der Kolibris. Trotzdem kommen diese schillernden Juwele der Vogelwelt bis in die Hochlagen der Anden vor. Welche Raffinesse von Mutter Natur lässt die Nektarsauger auch dort in der Luft stehen?

Leicht und kunstvoll sieht es aus, doch der einzigartige Schwirrflug eines Kolibris ist Schwerstarbeit. Kein anderes Tier beherrscht diesen enorm energieaufwändigen Flügelschlag, der in einer flachen Acht vor und zurück den Vogel an Ort und Stelle in der Luft hält und ihm so ermöglicht, im Flug Nektar zu saugen.

Ein solches Flugmanöver wird natürlich noch anstrengender, wenn die Luft dünn und die Sauerstoffversorgung mager ist – in großen Höhen also. Doch gerade hier, nämlich in den peruanischen Anden, erreichen die kleinen Vögel ihre höchste Vielfalt. Wie aber gleichen sie dann den mangelnden Auftrieb aus? Zum einen mit größeren "Tragflächen": Bereits in den 1970er Jahren beobachteten Forscher, dass die Arten der Hochlagen größer sind als ihre Verwandten. Dabei nimmt ihre Flügelfläche sogar überproportional zu, ihre Belastung nimmt also pro Gramm Körpergewicht ab. Und zum anderen holen die Tiere beim einzelnen Flügelschlag weiter aus, wie sich bei Laborexperimenten zeigte.

Doch dafür braucht der Vogel mehr Kraft – und die ist nicht unbegrenzt. Oder sollte Mutter Natur Kolibris so geschickt konstruiert haben, dass sie auch in 5000 Metern Höhe genauso locker vor Blüten schwirren können wie am Amazonas? Mit einer Kamera versuchten Douglas Altshuler von der Universität von Texas in Austin und seine Kollegen die Antwort zu finden: Sie filmten über 300 Kolibris aus 43 verschiedenen Arten in ihrer jeweiligen Heimat, die sich in 400 bis 4300 Meter über dem Meeresspiegel befinden konnte, während die Tiere Flugübungen mit Lasten absolvierten. Dabei erfassten die Forscher unter anderem die Muskelmasse und Fläche der Flügel sowie die Schlagfrequenz und -amplitude. Außerdem maßen sie an jedem Standort die Luftdichte.

Kolibri mit Last | Die Anzahl der Perlen gibt an, welches Gewicht der Kolibri gerade noch tragen kann – wann er also an die Grenzen seiner körperlichen Leistungsfähigkeit stößt. Bergbewohner zeigten hierbei ein schwächeres Bild als ihre Tieflandverwandten: Sie bezahlen die Investitionen in den Schwirrflug mit eingeschränkter Kraft für darüber hinaus gehende Fähigkeiten.

Die Wissenschaftler machten sich zu Nutze, dass Kolibris beim Flüchten direkt steil nach oben fliegen, bevor sie sich bei einem vergeblichen Versuch nach einer kurzen Schwirrflugphase wieder am Boden niederlassen. Also beobachteten sie die Vögel beim ungehinderten Start in einem Käfig und berechneten aus den verschiedenen Messergebnissen eine untere Leistungsgrenze. Dann hängten sie den Tieren eine Schnur mit perlenförmigen Gewichten um den Hals. Anhand der gelüpften Perlen ließ sich erkennen, welche Last die Tiere gerade noch tragen konnten – kombiniert mit den anderen Daten erhielten die Forscher so eine obere Leistungsgrenze.

Im unbelasteten Flug gab es keine großen Unterschiede: Die Bergarten glichen tatsächlich durch größere Flügelfläche und weiter ausholende Schläge die dünne Luft ihrer Heimat problemlos aus. Nach oben allerdings, am Erschöpfungslimit, zeigten die Höhenbewohner ein deutlich schwächeres Bild: Ihnen ging beim Lasten heben schneller die Puste aus als ihren Tieflandverwandten.

Die Anpassung an die Höhe ist damit also zwar erfolgreich, aber offensichtlich nicht kostenlos. Und das wiederum hat Konsequenzen: Wenn die Kolibris mehr Energie in den Schwirrflug stecken müssen, bleibt ihnen weniger Kraft beispielsweise für lebensrettende schnelle Ausweichmanöver vor Feinden oder die aufwändigen Balzflüge, bei denen die Tiere ein rasches Hintereinander von Sturzflügen und "Sprints" zeigen. Es wäre daher doch sehr interessant, überlegen die Forscher, sich hier einmal genauer anzusehen, inwieweit die Männchen damit tatsächlich ihre fliegerische Leistungsfähigkeit signalisieren.