Mathematik der Natur: Eine erstaunlich universelle Formel beschreibt, wie schnell fliegende oder schwimmende Tiere mit ihren Flügeln oder Flossen schlagen. Demnach folgt die Beziehung zwischen Körpergröße, Flügelfläche und Schlagfrequenz derselben Gesetzmäßigkeit – trotz aller biologischen Unterschiede. Über die Gleichung lassen sich daher die Schlagfrequenzen vom Schmetterling bis zum Blauwal vorhersagen – und sogar für den ausgestorbenen Flugsaurier Quetzalcoatlus.
Die Natur erscheint vielgestaltig und oft chaotisch, doch dahinter verbergen sich oft stringente Gesetzmäßigkeiten. So lässt sich das maximale Tempo eines Tieres über eine verblüffend simple Formel beschreiben – egal ob es rennt, schwimmt oder fliegt. Auch die Häufigkeit von Organismen verschiedener Größenklassen im Meer folgt einer mathematischen Gesetzmäßigkeit: Jede zehnfache Zunahme des Körpergewichts ist mit einer Verringerung der Organismenzahl in dieser Gewichtsklasse verknüpft.
Welche Faktoren bestimmen den Flügelschlag?
Eine weitere Formel der Natur haben nun Jens Højgaard Jensen und seine Kollegen von der Universität Roskilde in Dänemark entdeckt. Für ihre Studie hatten sie zunächst untersucht, welche physikalischen Parameter die Schlagfrequenz fliegender Tiere bestimmen. „Fluginsekten, Vögel und Fledermäuse, aber auch prähistorische Reptilien haben die Fähigkeit des Fliegens entwickelt“, so die Forschenden. Dabei gibt es jedoch eine enorme Spannbreite an Größen, Flügelformen und Flugtechniken.
„Die Frage ist daher, ob man allein auf Basis physikalischer Faktoren die Schlagfrequenz eines fliegenden Tieres vorhersagen kann“, schreiben Jensen und sein Team. Denn die Dynamik des Flatterfluges hängt von der Kraft des Flügelschlags, aber auch vom durch komplexe Luftströmungen beeinflussten Auftrieb ab. Dies physikalisch zu erfassen sei eine enorme Herausforderung. Die Forschenden haben daher untersucht, ob sich das Flügelschlagtempo auch an einfacheren Merkmalen ablesen und beschreiben lässt.
