V-formatie

MET HET VORDEREN van de jaren lijkt het heen-en-weer van de trekvogels zich in steeds hoger tempo te voltrekken. Goed en wel zijn de vogels terug uit donker Afrika of ze vliegen alweer opnieuw die kant op. De herfsttrek beleeft deze week zijn hoogtepunt, rond de dammen en dijken van de Zeeuwse deltawerken staan de vogelaars al dagen in slagorde opgesteld.

De stadsbewoner met natuurvrees merkt van de herfsttrek gewoonlijk weinig meer dan het gegak en gesnater van ganzen die soms in V-formatie over vliegen. Dat is voldoende om zich eens af te vragen waarom het bijna uitsluitend eenden en ganzen zijn die in zo'n formatie vliegen. Waarom vliegen kleine vogeltjes of dikke insecten als bombelbijen nooit in een V, of maar een v-tje? Zit het 'm in de snelheid, de grootte van de vleugels of de frequentie van de vleugelslag? Waarom vliegen zeeeenden en aalscholvers liever, of net zo lief, in een I, dus in linie? Schuilt het geheim van de V in de opsplitsing van de zwerm achter de eerste vogel? Maar waarom wordt de zwerm dan niet vaker opgesplitst? En hoe constant is eigenlijk de hoek van de V?

Op lang niet alle vragen blijkt de bereikbare literatuur het antwoord te hebben. Van Henk Tennekes, die in `De wetten van de vliegkunst' (Aramith, 1992) het vliegen van vogels gemakshalve met dat van vliegtuigen vergelijkt krijgt het formatie-vliegen helemaal geen aandacht. Grote vogels moeten sneller vliegen om in de lucht te blijven dan kleine, rekent hij voor. Want het gewicht van de vogel is gebonden aan zijn inhoud en het draagvermogen van de vleugel is evenredig met het oppervlak. Het vliegen van vogels en vliegtuigen kent dus typische inhoud-oppervlak schaalproblemen die ook de mens op onverwachte momenten parten kunnen spelen. (Mooie waarneming van Tennekes: kinderen lopen met veel minder pijn aan hun voeten over grind dan volwassenen.) Zware vogels vliegen sneller dan lichte vogels zegt de theorie - maar de amateuronderzoeker weet dat de praktijk heel anders is. De theorie is nog lang niet volmaakt, onthoudt hij.

Veel van de uitspraken over het voordeel van het vliegen in formatie blijkt terug te voeren op een studie van Lissaman en Shollenberger van het California Institute of Technology in Pasadena.

Het werk is gepubliceerd in Science van 22 mei 1970, wat het vermoeden wettigt dat de onderliggende computerberekeningen nog eenvoudig waren. Zeker zo belangrijk is misschien dat ook L. en S. in hun theoretische afleiding `fixed-wing aircrafts' als model voor vogels in formatie gebruikten. Theoretisch onderzoek aan een imaginaire ornithopter (een Da Vinci-achtige vliegmachine die klapwiekt als een vogel) had de Amerikanen geleerd dat dit was toegestaan zolang de snelheid van de klapwiekende vleugeltip ten opzichte van de voortgaande vlucht van de vogel niet al te hoog was. (Daarmee zijn stilletjes insecten en kleine vogeltjes, met hun snelle vleugelslag en trage vooruitgang, uit de beschouwingen afgevoerd).

Ook kozen zij gemakshalve vogels waarbij de belasting van het vleugeluiteinde naar de romp toe elliptisch toenam. Zulke vogels en vliegtuigen wekken een `zog' op waaraan makkelijk te rekenen valt. Tenslotte bestudeerden L. en S. in de eerste plaats, het is weinig bekend, de gevolgen van het formatie-vliegen voor 3, 9, 25 en oneindig veel vogels die precies op een rij naast elkaar vlogen. Wat in werkelijkheid dus nooit gebeurt.

De uitkomst is al verrassend genoeg als de vogels maar vleugeltip-aan-veugeltip vliegen. Dan ondervinden zij steeds de opwaartse kracht van de door de buren opgewekte luchtwervel wat ze in staat stelt te besparen op de energie die ze moeten gebruiken om in de lucht te blijven (niet te verwarren met de energie nodig om de luchtweerstand te overwinnen). Zwermen vogels groter dan tien stuks kunnen op deze manier hun vluchtbereik met wel 70 procent vergroten. De voorwaarde is wel dat ze voortdurend wisselen van positie, want de vogels aan de uiteinden besparen veel minder op energie dan die in het midden.

Er is dus een sterk verloop van centrum naarperiferie in het voordeel dat het naast elkaar vliegen biedt.

Dat laatste, schrijven de auteurs, ligt heel anders bij andere formaties zoals het echelon (hoe dat ook is) of de V-vorm. In de V heeft de middelste vogel het juist het zwaarst terwijl de vogels aan de uiteinden ook niet alle voordelen van het groepsverband genieten. Halverwege de poten van de V vliegt de gans of eend het makkelijkst.

Zoals gezegd: de computer-ondersteuning van de Pasadena-groep kan in 1970 niet groot geweest zijn, tegenwoordig zijn veel mooiere simulaties mogelijk. Het was daarom een aangename verrassing dat het internetten onder de trefwoorden `birds', `flight' en `formation' binnen een paar minuten een recentere studie opleverde van Antonio Filippone van de Deense technische universiteit in Lyngby (www.afm.dtu.dk/staff/afb/Research/Birds/birds.html). Filippone onderzocht de vermogensbesparing van vogels die in een V-formatie vliegen en onderlinge afstanden bewaren ter grootte van een kwart van hun spanwijdte. Interessant genoeg komt Filippone tot de conclusie dat de vogels aan de uiteinden het steeds het makkelijkst hebben en dat het voordelen heeft om in een enigszins parabolische V-vorm te vliegen (meer een U dan een V dus), dan verbruikt de gehele groep de minste energie. In een scherpe wigvormige V wordt de middelste, leidende vogel zo zwaar belast dat-ie voortdurend zal moeten afwisselen.

Filippone heeft bij zijn artikel een foto geplaatst van ganzen die hij in het voorjaar van 1996 zijn raam zag passeren (zie het plaatje). Het nieuwe inzicht is nog niet doorgebroken, stelde hij teleurgesteld vast.