Der Sturzflug des Wanderfalken (Falco peregrinus): Analyse von Morphologie und Aerodynamik im Hinblick auf Extremflugbedingungen
Systematics and Morphology (Zoology)
Final Report Abstract
Der Wanderfalke (Falco peregrinus, Falconiformes, Falconidae) erreicht im Sturzflug eine Geschwindigkeit von bis zu 330 km/h. Diese Geschwindigkeiten erreicht der Wanderfalke durch Anlegen der Flügel an den Rumpf und eine besonders angepasste Körperform. Die Rückkehr aus dem Sturzflug in den Steigflug auf geringstem Radius zeigt, mit welcher Leichtigkeit dieser Vogel durch seinen Körperbau und seine geschickte hochdynamische Anpassung mit den aerodynamischen Lasten beim Flug umgehen kann. Das aerodynamische und strukturmechanische Verständnis dieses kontrollierten Gleitflugs unter solchen Extremanforderungen war bisher nicht erforscht. In dem Vorhaben wurden beim Wanderfalken die morphologischen und aerodynamischen Voraussetzungen für diesen Extremflug anhand von toten und lebenden Tieren und anhand von aerodynamischen Modellen im Wasser- und Windkanal untersucht. Ziel dieses interdisziplinären Vorhabens von Biologen und Strömungsmechanikern war, die Besonderheiten der Anpassung des Wanderfalken (Muskeln, Skelett, Ultrastruktur der Flügel und der Schwanzfedern) an diese Extremflugsituation zu analysieren und in Zusammenhang mit den aerodynamischen Charakteristika (geometrieabhängige Polaren, Strömungs- und Druckverteilung, Interaktion Randwirbel/Rumpf, Grenzschichtbeeinflussung durch gefiederte Oberfläche) phänomenologisch zu bewerten. F.peregrinus wurde in seiner charakteristischen Körperhaltung während des Sturzfluges und während des Abbremsens mit Hilfe von Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen aufgenommen. Morphologische Untersuchungen wurden mit elektronenmikroskopischen Methoden (TEM, REM), mit Atomic Force Mikroskopie (AFM) und Nanoindentation durchgeführt. Anhand von naturgetreuen Modellen im Wind- und Wasserkanal wurden die relevanten aerodynamischen Daten gewonnen. Zum Vergleich wurden morphologische Untersuchungen am Turmfalken, Sperber und an der Taube durchgeführt. Über unsere Wanderfalkenforschung wurde auch in der Presse und im Fernsehen berichtet: MDR Sachsenspiegel, Aug 2013; Planetopia, Sat1, 28.10.2013.
Publications
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(2012) Aerodynamics of the diving flight of a falcon peregrinus. Proceedings 9th European Fluid Mechanics Conference, Rome, Italy
Brücker C, Ponitz B, Triep M
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(2012) Materialeigenschaften und Morphologie der Schwungfedern des Wanderfalken Falco peregrinus im Vergleich zum Turmfalken Falco tinnunculus. Greifvögel und Falknerei, pp. 144-150
Honisch B, Bleckmann H, Schmitz A
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(2014) Aerodynamics of the Cupped Wings during Peregrine Falcon’s Diving Flight. Open Journal of Fluid Dynamics 4:363-372
Ponitz B, Triep M and Brücker C
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(2014) Aerodynamik beim Sturzflug des Wanderfalken. Internationale Falknertagung Hessen
Ponitz B
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(2014) Diving-Flight Aerodynamics of a Peregrine Falcon (Falco peregrinus) PLoS ONE 9(2): e86506
Ponitz B, Schmitz A, Fischer D, Bleckmann H, Brücker C
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(2014) PIV measurements on a life-size model of a peregrine falcon in dive flight conditions. Proceedings 17th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, Portugal
Ponitz B, Köhler M, Brücker C
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(2015) Morphological Properties of the Last Primaries, the Tail Feathers, and the Alulae of Accipiter nisus, Columba livia, Falco peregrinus, and Falco tinnunculus. Journal of Morphology 276: 33-46
Schmitz A, Ponitz B, Brücker C, Schmitz H, Herweg J, Bleckmann H
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(2015) Morphologische Anpassungen des Wanderfalen (Falco peregrinus) an den Sturzflug. Greifvögel und Falknerei 2015:81-88
Schmitz A, Schmitz H, Bleckmann H
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(2016) Flight adaptations in peregrine falcons (Falco peregrinos). 109th Annual Meeting of the German Zoological Society
Schmitz A, Bleckmann H
