Flug

… wenn Luft zäh und klebrig wird

Je kleiner Insekten sind, desto skurriler sind ihre Flügel gestaltet. Man kann dies mit stömungsphysikalischen Gegebenheiten, die man als Reynolds-Abhängigkeit zusammenfasst, in Verbindung bringen. Der klassische Tragflügel der Insekten funktioniert danach nur bei größeren Formen, die sich rasch genug durch die Luft bewegen. Je kleiner die Tiere und je langsamer ihr Flug, desto ungünstiger wird für sie die normale Aerodynamik. So nutzen auch Thysanopteren nicht ihre Eigengeschwindigkeit, um Auftrieb zu gewinnen, sondern die Viskosität der Luft. Die kleinsten Formen fliegen, als ob sie in zähem Honig schwimmen würden. Für eine derartige Fortbewegung sind Fransenflügel besonders gut geeignet. Auch die Flügelführung unterscheidet sich von der größerer Insekten: Sie erinnert eher an ein Flossenschlagen eines Fisches. Die hierfür erforderliche Flexibilität der Flügel wird dabei durch eine nahezu vollständige Reduktion der Flügeladern erreicht.

Dass diese der Physik entnommenen Überlegungen tatsächlich relevant sind, untermauern die konvergenten Formbildungen der Flügel vieler kleiner und kleinster Insektenarten aus den unterschiedlichsten Ordnungen. So finden sich »Fransenflügler« z.B. auch unter den Käfern (Coleoptera: Ptiliidae, Staphylinidae), den Schmetterlingen (Lepidoptera: Pterophoridae) oder den Hautflüglern (Hymenoptera: Mymaridae).

Clap-and-Fling-Flug: Auftrieb durch Unterdruck, der beim Senken der Flügel über dem Körper entsteht.

Die entscheidenden Effekte zur Auftriebserzeugung bzw. Auftriebsverstärkung bei kleinsten Insekten beruhen auf der Flexibilität ihrer Flügel, deren Rotation und der sich daraus ergebenden Wirbelbildung. Besonders wichtig erscheint in diesem Zusammenhang nach neuesten Erkenntnissen der Clap-and-Fling-Mechanismus. Beim Zusammenschlagen (‘clap’) der Flügel am Umkehrpunkt berühren sich als erstes die Flügelvorderkanten. Im weiteren Verlauf legen sich dann die flexiblen Flügel vollständig aneinander. Dabei kommt es jeweils an den Flügelhinterkanten zur Wirbelbildung durch ausgestoßene Luft, die auch zum Vorschub dient. Beim Auseinanderschlagen (‘fling’) rotieren die Flügel um ihre Hinterkanten, d.h., die Vorderkanten lösen sich als erstes voneinander. Die dabei zwischen die Flügel nachströmende Luft wird erneut an den Flügelkanten verwirbelt und verstärkt den Auftrieb immens. Den Clap-and-Fling-Effekt beherrschen übrigens auch Tauben, bei denen er dann als deutliches Flügelklatschen zu hören ist.

Die Fluggeschwindigkeit der Thysanopteren schwankt zwischen 10cm/s und 50cm/s. Sie ist damit fast immer geringer als die Luftbewegung. Ein gerichteter Flug scheint dadurch nahezu unmöglich. In der Regel dürften die Tiere also durch Luftströmungen und Winde verdriftet werden.

Video: Flug kleinster Insekten (Ultra-Slow-Motion)
© Laura Miller et al. (University of North Carolina, Georgia Institute of Technology)