Ehrlich gesagt wäre es mir nie in den Sinn gekommen, fliegende Eichhörnchen in einem Windkanal zu testen. Ich konnte es einfach sehen: Kleine pelzige Dinge, die vom künstlichen Sturm gepuffert wurden, Ihre winzigen Augen drückten sich zu, als sie im Namen der wissenschaftlichen Forschung bankten und tauchten und kletterten.
Aber es ist überhaupt nicht so. Die niedlichen kleinen Kreaturen konnten der Kraft nicht standhalten. Außerdem fliegen sie nicht wirklich, sie gleiten. Und es ist dieses lange, anmutige Gleiten, das eine Studie einiger Wissenschaftler im Smithsonian ‚ s Museum of Natural History ausgelöst hat.,
„Ich war immer an der funktionellen Morphologie interessiert, an der Herkunft von Primaten, an der Funktionsweise von Tieren“, sagte Brian Stafford, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Museum, der seine Dissertation über gleitende Säugetiere verfasste. „Ich bin in fliegende Lemuren geraten, und das führte mich in die Erforschung aller gleitenden Säugetiere.“
Der Zweck der Verwendung eines Windkanals zur Untersuchung fliegender Eichhörnchen—die Testpersonen sind übrigens Modelle, die Stafford aus Stahl und Glasfaser konstruiert—besteht darin, genau herauszufinden, wie dieses Gleiten in Bezug auf die Physik erfolgt und wie die Körper der Eichhörnchen daran arbeiten., Wie können die Lebewesen 10 bis 30 Meilen pro Stunde gleiten?
Stafford arbeitet seit mindestens 20 Jahren mit Dick Thorington, Kurator für Säugetiere bei Natural History, zusammen, dessen Interesse an fliegenden Eichhörnchen zurückreicht. Der Hauptzweck des Projekts ist es, mehr über die Tiere zu erfahren, sagte Thorington. „Aber würde es nicht Spaß machen, wenn wir etwas Nützliches darüber entdecken würden, wie man den Flug steuert oder den Widerstand gegen kleine Objekte reduziert, z. B. kleine Flugroboter, die in der Luftaufnahmen verwendet werden könnten?,“
Neben fliegenden Lemuren und fliegenden Eichhörnchen gibt es eine Vielzahl anderer fliegender Säugetiere, darunter Beuteltiere wie das Federschwanzflugzeug in Mausgröße und das Zuckerflugzeug, das Sie in Zoohandlungen finden, und das schuppige schwanzfliegendes Eichhörnchen (ein afrikanisches Nagetier, das aussieht wie ein Eichhörnchen, aber nicht).
Keines dieser Säugetiere kann tatsächlich fliegen. Sie entwickeln keinen Schub. Sie werden auch nicht sehen, wie einer von ihnen einen Vogel fängt und sich in den Himmel dreht. Sie sind baumartig und nutzen ihre Gleitfähigkeiten, um von Baum zu Baum zu segeln.,
Zu den größten fliegenden Eichhörnchen gehört das japanische Riesenflieghörnchen, das zwei Fuß von der Spitze seines Kopfes bis zur Schwanzspitze misst,eine Flügelspannweite von mehr als anderthalb Fuß hat und bis zu fünf Pfund wiegt. Aber einige fliegende Eichhörnchen sind nicht größer als deine Hand. Zum Beispiel wiegt eine der beiden Arten in Nord-und Mittelamerika nur zwei bis vier Unzen., Buff – und holzkohlefarbenes Fell, große Augen, ein langer flacher Schwanz und „Flügel“ aus loser Haut, die sich von den Unterarmen bis zu den Hinterbeinen erstrecken, machen die fliegenden Eichhörnchen der Neuen Welt zu hübschen, wenn auch etwas ungewöhnlich aussehenden Tieren. Sie nisten oft auf Dachböden und Traufen, obwohl Sie sie leicht vermissen könnten, weil sie so klein, nachtaktiv und schnell sind.
Der Flügel oder Patagium erzeugt Auftrieb, so dass die Eichhörnchen gleiten können. Als ich Stafford im Glenn L besuchte., Martin Windkanal an der University of Maryland im College Park zeichnete er eine Reihe von Rauten, um mir zu zeigen, wie Eichhörnchenflügel aussehen, wenn sie ausgebreitet sind. Es ist die quadratische Form, die für ihn und Thorington von besonderem Interesse ist. Unser modernes Flugzeugdesign ist tendenziell lang und schmal, daher fragten sie sich, wie die quadratischen Flügel funktionierten.
„Quadratische Flügel für Flugzeuge wurden in den frühen Tagen untersucht, kamen aber nicht voran“, sagte Thorington. „Sie waren nicht so effizient wie schmale Designs in Bezug auf den Widerstand.“
Eichhörnchen haben auch eine kleine Klappe auf ihrem Patagium, eine Art Winglet., Die Wissenschaftler stellten fest, dass sich die Winglets wie die Spitzen vieler Flugzeugflügel nach oben kräuseln. Eine Theorie ist, dass die schräge den Luftwiderstand um das Ende des Flügels reduziert. Ein anderer ist, dass es wirkt, um das Gleiten zu stabilisieren oder zu kontrollieren. Oder wieder, wie in kommerziellen Flugzeugen, kann es sowohl die Flugeffizienz erhöhen als auch das Gleiten steuern und stabilisieren. Diese Theorie ist sehr wahrscheinlich, da das Winglet so weit vom Schwerpunkt entfernt ist, dass es eine übertriebene Wirkung hat.,
Im Jahr 1999 verbrachte Stafford etwa zwei Monate in Japan mit Takeo Kawamichi, einem Professor, der das japanische Riesenflughörnchen seit Jahrzehnten untersucht. Die Wissenschaftler beobachteten die Eichhörnchen in freier Wildbahn und blieben Nacht für Nacht auf, machten Videos und maßen die Geschwindigkeit und die Flugdistanzen der Tiere. Einmal sah Stafford um 2 Uhr morgens ein riesiges Eichhörnchen, oder besser gesagt, er sah die Augen der Kreatur im Dunkeln leuchten. Plötzlich verschwanden die Augen. „Hat er gerade die Augen geschlossen oder hat er sich bewegt? Sie sind so schnell und leise, dass man es nicht sagen kann.,“
Coasting niedrig und langsam, die Japanischen riesen fliegen eichhörnchen wurde aufgezeichnet gleiten für fast 160 füße. Es gab einige Berichte über 500-Fuß-Gleitflüge, „aber das war auf einem Abhang“, sagte Stafford.
Fliegende Eichhörnchen variieren anatomisch, erklärte er. „Alle haben eine kleine Membran zwischen Hals und Vorderbeinen, und dies scheint damit zusammenzuhängen, wie sie gleiten. Größere haben eine Membran zwischen den Hinterbeinen. Die kleineren Tiere haben das nicht, aber sie haben federähnliche Schwänze. Was ist die Funktion davon?,“
Diese Fragen brachten Stafford und Thorington in den Windkanal und in Zusammenarbeit mit seinem Direktor Jewel Barlow und Forschungsleiter Robert Ranzenbach. Ich habe einen Rundgang durch dieses bemerkenswerte Gerät mit Barlow. Wir betraten einen riesigen Raum mit kippenden Wänden. Ohne parallele Seiten oder rechte Winkel sorgt die Anlage für ungerade optische Täuschungen. Auf der einen Seite, versteckt am Ende einer 40 Fuß langen Pollywog-förmigen Struktur, befindet sich der Lüfter selbst, der einen Durchmesser von 19 Fuß hat und einen 2.000 PS starken Elektromotor hat., Es dreht sieben Propellerblätter, die von einem B-29-Bomber modifiziert wurden, und kann Winde von bis zu 230 Meilen pro Stunde erzeugen. Gegenüber dem Lüfter in einem Abschnitt eines geschlossenen Tunnelkreises befindet sich der Testbereich mit einem Beobachtungsfenster.
Um den Windeinschlag zu testen, sprengt der leistungsstarke Lüfter einen Luftstrom auf Objekte wie Flugzeuge, Boote, Autos, „alles, worauf der Wind weht, oder alles, was sich durch Wasser oder Luft bewegt“, sagte Barlow mir. In diesem speziellen Windkanal werden viele Experimente durchgeführt, um zu bewerten, wie verschiedene Designkonzepte die Aerodynamik neuer Autos beeinflussen., Mit Modellen im Maßstab von drei Achteln, die etwa sechs Fuß lang sind, versuchen Automobilhersteller herauszufinden, wie hoch der Luftwiderstand für ein bestimmtes Design ist, oder der Grad der Windgeräusche oder Trümmerverteilung, sogar Scheibenwischereffizienz an einem böigen Tag.
„Wir führen auch Experimente zum Windstrom um Gebäude herum durch“, fügte Barlow hinzu. „Wir messen die Druckverteilung an Modellen, was den Konstrukteuren hilft, Fenster und Glaswände zu entwerfen.,“
Vor nicht allzu langer Zeit sah ich im Fernsehen einen Wettermann in einer Testkammer stehen, angekettet an den Stahlboden, während er ausführlich beschrieb, wie es ist, in einem Hurrikan zu stehen. Bei 100 Meilen pro Stunde kräuselten sich seine Wangen, seine Ohren flatterten und er hörte auf zu reden.
Stafford hat lebensgroße Modellhörnchen aus Ton, Fiberglas und Stahlstäben gebaut, die die genaue Flügelform und mehrere Ebenen der Sturz oder Flügelkrümmung reproduzieren.
“ Wir testen jetzt stetige Mid-Flight-Muster. Wir haben die Daten noch nicht, um sie zu studieren., Der Flügel muss für diese Art von Tests absolut stabil sein, weshalb wir die Modelle aus Stahl bauen.“
Stafford erstellt verschiedene Variationen von Modellen, die die verschiedenen Eigenschaften von fliegenden Eichhörnchen nachahmen. „Es gibt viele Unterschiede. Zum Beispiel werden wir ein Modell testen, bei dem die Winglets nach oben gebogen sind, und ein anderes, bei dem die Winglets flach gehalten werden. Durch den Vergleich der Ergebnisse dieser Tests können wir die Funktion der Winglets bestimmen. Wir werden wissen, was sie tun., Wir bauen 26 verschiedene Modelle, um unsere Hypothesen über die Funktion verschiedener Flügelstrukturen zu testen.“
Wenn ich all das höre, stellt sich mir eine größere Frage: Warum überhaupt gleiten? „Gleiten kann Energie sparen, um von Baum zu Baum zu gelangen“, sagte Stafford. „Raubtiervermeidung kann auch ein Faktor sein. Gleiten kann für diese Tiere einfach der schnellste Weg sein, von einem Ort zum anderen zu gelangen oder zu weit verstreuten Nahrungsquellen zu gelangen.“
Auf der Suche nach Antworten hat Stafford lokale Grauhörnchen—die Nicht-Segelflugzeuge—in freier Wildbahn gefilmt, um ihr Verhalten mit dem von Segelflugzeugen zu vergleichen.,
Da fliegende Eichhörnchen nachtaktiv sind, müssen sie ein gutes Sehvermögen haben, sagte er. „Trotzdem triangulieren sie oft Distanz. Sie können sehen, wie ihre Köpfe bob kurz bevor sie abheben.“
Die Augen des fliegenden Eichhörnchens sind an den Seiten des Kopfes, so dass das Tier Angreifer aus jeder Richtung erkennen kann. Aber diese Tatsache, plus die geringe Größe des Kopfes, sorgt nicht für eine große Tiefenwahrnehmung. Aus diesem Grund muss die beabsichtigte Flugbahn aus mehreren Winkeln überprüft werden, um eine praktikable Parallaxe herzustellen.,
Manchmal fällt ein Eichhörnchen nach dem Start für ein paar erschreckende Meter wie ein Stein, um an Geschwindigkeit zu gewinnen. Es dreht sich, indem man einen Arm senkt, genau wie ein Kind, das Pilot spielt. Ich dachte, es muss aufregend sein, eine Kreatur scheinbar mitten in einer evolutionären Veränderung zu beobachten, und ich wollte wissen, wohin das alles führte: Würden Eichhörnchen eines Tages den Himmel wie Vögel füllen?
Stafford musste lächeln. „Evolution ist nicht unbedingt richtungsweisend. Es gibt alle Arten von Gleittieren—Säugetiere, Eidechsen, Fische—aber ihre Entwicklung ist nicht unbedingt überall. Gleiten kann ein Selbstzweck sein.“
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