Papegaai die wappert stijgt juist op dankzij ‘drag’

Aerodynamica Luchtweerstand (‘drag’) remt af, is de conventionele gedachte. Maar papegaaien gebruiken die weerstand juist om op te stijgen.

Wapperende grijsrugdwergpapegaai.
Wapperende grijsrugdwergpapegaai. Foto Istock

Papegaaien die wapperen om op te stijgen maken gebruik van de luchtweerstand. Dat is onverwacht, want binnen de aerodynamica wordt luchtweerstand (drag) meestal als een afremmende kracht naar achteren gezien. Onderzoekers van het Amerikaanse Standford University, waaronder de Nederlandse David Lentink, hebben nu laten zien deze kracht ook een tegengestelde werking kan hebben. Zij publiceerden hun onderzoek vorige week in Nature Communications.

Daarnaast zagen de onderzoekers dat de liftkracht (lift) tijdens het landen de vogel juist helpt bij het afremmen. Gewoonlijk duwt de lift de vogel tijdens het opstijgen omhoog.

Dat de richting van krachten op de vleugels verandert heeft te maken met de hoek van de vleugels. Wetenschappers lieten eerder al zien dat bij libellen de weerstandskracht, die normaal tegengesteld is aan de vliegrichting, ook opwaarts gericht kan zijn. Daardoor ondersteunt deze kracht de libelle juist bij het vliegen in plaats dat het tegenwerkt. Diana Chin en Lentink hebben dit nu voor het eerst ook bij vogels aangetoond.

Zaadjes als beloning

Voor het experiment gebruikten de onderzoekers vijf Grijsrugdwergpapegaaien, kleine vogels van zo’n dertig gram die in Zuid-Amerika voorkomen. Met zaadjes als beloning lieten zij de dieren in een klein hokje van de ene naar de andere kant vliegen, een afstand van 80 cm.

Achttien panelen aan de onder-, boven- en zijkanten maten de drukverschillen in de lucht tijdens het wapperen. Daarnaast legden vijf hogesnelheidscamera's met 1.000 frames per seconde de papegaaibewegingen vast. Door die metingen te combineren lukte het de onderzoekers om de grootte van de lift- en weerstandskrachten op de vleugels uit te rekenen. Het gaat dan vooral om de neerwaartse vleugelslagen waarin veel meer kracht wordt uitgeoefend dan bij de opwaartse slagen.

Korte spanwijdte

De onderzoekers vermoeden dat vooral dieren die langzaam vliegen, een korte spanwijdte hebben of relatief zwaar zijn, zoals jonge vogels of meer primitieve soorten – zoals de Zuid-Amerikaanse hoatzin – tóch (even) van de grond kunnen komen door met hun vleugels zo’n scherpe hoek maken. De experimenten ondersteunen theorieën over hoe voorouders van vogels (‘proto-birds’) uiteindelijk de lucht in gingen. Zo zouden ze hun sprongen tijdens het foerageren steeds langer hebben gemaakt door met hun vleugels te wapperen.