Gevederde viervoeters met vleugels als voorpoten

Waarom zwalken mezen? Hoe vliegen vogels eigenlijk? Marien bioloog John Videler schreef er een boek over en vertelt dat vliegtuigbouwers iets van vogels kunnen leren - maar dat niet doen.

Een ekster die uit zijn nest komt, hoog in de boom, fladdert eerst omhoog en zweeft met uitgespreide vleugels naar beneden. Een koolmees die naar de voedertafel spurt, doet precies het tegenovergestelde: hij flappert omlaag en schiet daarna als een raket omhoog, met zijn vleugeltjes langs zijn lichaam gevouwen.

De ekster en de koolmees wonen in de tuin van John Videler, marien bioloog en emeritus hoogleraar bionica. Hij doet al zo'n dertig jaar onderzoek naar de manier waarop vogels vliegen. "Een groot misverstand is dat vogels vliegen als vliegtuigen", zegt Videler. Ze duiken, draaien razendsnel, snorren, bidden en kunnen vederlicht landen in een boom, dingen die je een vliegtuig niet ziet doen.

Hoe spelen vogels dat klaar? Daarover is veel onduidelijk. Waar dient de lange staart van een ekster voor? Waarom vliegt een mees nooit in een rechte lijn, maar altijd met pieken en dalen? En wat doen vogels met hun duim? Want die hebben ze.

Deze vragen gaat Videler te lijf in het eerste Nederlandstalige overzichtswerk over vogelvlucht: 'Hoe vogels vliegen'. Het boek is een vertaalde, versimpelde en bijgewerkte versie van zijn Engelstalige werk 'Avian Flight'. Flapperkunde voor een breed publiek dus.

Het enige overzichtswerk dat er over vogelvlucht is, is geschreven door een marien bioloog. Raar? Het wetenschappelijke wereldje is klein, en voor boeken krijg je geen punten van de visitatiecommissie die academici beoordeelt, legt Videler uit.

Videler (71) is met emeritaat en schrijft boeken vanuit zijn boerderij in Noordlaren, vlakbij Groningen. Stilzitten kan hij niet. Naast schrijver is hij edelsmid, meubelmaker en hobbykok. Vanavond op het menu: reeënhersenen. 's Zomers snorkelt hij in de vijver; hij blijft toch ook marien bioloog.

In zijn enorme, vierhonderd meter diepe tuin heeft Videler een thuis ingericht voor allerlei verschillende vogels, van torenvalk tot koolmees. Alles om ze zoveel mogelijk te kunnen bekijken. Hij plantte 4000 bomen, groef twee vijvers en een moeras, en heeft voor zo'n beetje elke soort een nestkast. Klapper is een ooievaarsnest van 13 meter hoog, op het moment niet bewoond.

In de eerste zin van 'Hoe vogels vliegen' maakt Videler meteen korte metten met het standaardbeeld van een vogel: "Vogels zijn gevederde viervoeters die hun voorpoten als vleugels gebruiken." Een vleugel is dus gewoon een soort arm, met een hand, pols, vingers én een duim.

Op dit punt is een waarschuwing op zijn plaats: 'Hoe vogels vliegen' is weliswaar een stuk toegankelijker dan zijn Engelse voorganger, maar makkelijk is het boek niet. Wie echt wil snappen hoe het zit, moet zich door een flinke portie vogelanatomie - wat is een sesambeentje? - en natuurkundige vergelijkingen heenworstelen.

Voor de manier waarop vogels vliegen, zijn al die scharnierende onderdelen essentieel. Vliegtuigvleugels zijn altijd 'geamputeerd' bij de 'pols'. Dat komt omdat de pioniers van de vliegkunst eerst de werking van de armvleugel zijn gaan bestuderen, zichzelf daarmee de lucht inkregen, en de ontwikkeling toen min of meer tot stilstand kwam, legt Videler uit in het eerste hoofdstuk.

Vliegpionier Otto Lilienthal gebruikte eind 19de eeuw de ooievaarsvleugel als model voor zijn eerste vliegmachines. Hij ontdekte hoe het drukverschil tussen de bolle bovenkant en holle onderkant van de armvleugel zorgt voor lift, opwaartse kracht. Alle vliegtuigvleugels zijn afgeleid van dat allereerste model.

Vliegtechneuten snappen niks van het echte vliegen, zegt Videler. "Een vliegtuigbouwer zei tegen mij: ik weet alles van vleugels. Dan zeg ik: Je weet alles van één soort vleugel, de conventionele vliegtuigvleugel. Maar je weet niet alles van vleugels."

Videler ontdekte zelf hoe vogels opstijgen en afremmen zonder dat ze, als een vliegtuig, met een schok de lucht ingaan of met een klap neersmakken op de grond. De scherpe punten van de vleugel, de handvleugels, snijden door de lucht en veranderen de stroming, waarmee ze drukverschillen creëren. Daardoor ontstaat een luchtwerveling aan de rand van de vleugel, een mini-tornado, die de vogel omhoog zuigt. Zo kunnen vogels met veel lagere snelheid opstijgen dan vliegtuigen, soms bijna vanuit stilstand.

Dat is ook de rol van de duim, denkt Videler, maar die theorie moet nog bewezen worden. "Het kost een beetje tijd om de wervel te vormen, omdat de lucht eerst aangesneden moet worden. Als je dat doet met een duimvleugel die je naar voren steekt, waardoor je de lucht alvast laat struikelen, dan is die werveling er sneller."

Hij heeft een ontwerp liggen voor een vliegtuig dat met behulp van wendbare vleugelpunten kan opstijgen met een derde van de snelheid waarmee een gewoon passagiersvliegtuig opstijgt. Maar in de luchtvaartindustrie wil niemand er aan: "Ze kunnen het risico niet nemen dat er iets mis gaat. Lilienthal heeft een experiment ook niet overleefd. Daarna is er niemand meer gestorven, omdat ze niets nieuws hebben geprobeerd."

Dus heeft hij zich er maar bij neergelegd dat het bij ideeën blijft. Hij is bioloog, zegt hij, hij wil vooral uitzoeken hoe het zit. Maar hij nodigt mensen die iets met zijn werk willen doen, van harte uit contact op te nemen.

Er is nog één belangrijke les te trekken uit het bestuderen van de vogelvlucht. Hoe vogels vliegen, bepaalt waar vogels leven, en waar ze overleven. Je moet de vogels begrijpen voordat je ze kunt beschermen, stelt Videler. Lastig genoeg. "Zij verplaatsen zich door de lucht. Dat kunnen wij ons niet voorstellen natuurlijk, want dat doen wij niet."

Zo hadden de weidevogels pech toen Videler op het weiland achter zijn huis een bos aanplantte. De ganzen die er vroeger graasden, kunnen nu tussen de bomen niets meer beginnen. Alleen nijlganzen komen soms nog langs, want die kunnen als enige ganzensoort op een tak landen.

Ondertussen is er in de tuin nog genoeg om het hoofd over te breken. Een klein mysterie schiet vlak voor Videlers voeten door het kreupelhout. Een winterkoninkje, in de kenmerkende snorvlucht, waarbij de vleugels zo snel bewegen dat je ze niet meer kunt zien.

De bioloog somt op wat er allemaal onbekend is: "We weten niet hoe hard ze gaan. Je kan zien dat de vleugelslagfrequentie hoog is, maar wat daar nou handig aan is, of hoe dat technisch verloopt, geen idee."

Hoewel hij ze elke dag kan gadeslaan in zijn tuin, is het onmogelijk zonder apparatuur hun bewegingen precies na te gaan. "Die kleine beestjes gaan veel te snel. Dat is niet te filmen. Maar dat komt wel, er zijn steeds meer high-speedcamera's voor weinig geld."

Maar dat laat hij aan een nieuwe generatie nieuwsgierige wetenschappers over. Voorlopig concentreert hij zich op andere projecten, zoals de stoel van Rietveld die hij wil nabouwen, onderzoek naar de verschillende soorten verendekken bij vogels en het ontwikkelen van een akoestische pacemaker, die met behulp van geluidsgolven hartritmestoornissen corrigeert.

John J. Videler - Hoe vogels vliegen, Atlas, ISBN 9789045020006, 284 pagina's 34,95 euro.

Hoe een torenvalk zijn eigen hoofd inhaalt
In de tuin in Noordlaren staat ook een paaltje bij de vijver. Vroeger hielden John Videler en zijn vrouw thuis roofvogels om mee te experimenteren. Die zaten dan op dat paaltje.

Om iets goed te kunnen zien, moeten vogels hun kop stil houden. Dat kunnen ze terwijl ze de rest van hun lichaam bewegen. Neem een kip: die kan onder zijn kop doorlopen.

Videler ontdekte tijdens een onderzoek dat torenvalken ook als ze al vliegend op muizenjacht zijn, koste wat kost het hoofd stil houden. Tijdens het bidden, vliegen valken tegen de wind in, zodat ze op dezelfde plek blijven. Als ze dan even willen rusten, laten ze zich terugvallen op de wind, maar steken ze hun nek uit zodat hun hoofd op dezelfde plek blijft. Als zijn nek dan helemaal gestrekt is, moet de valk weer gaan vliegen. En wel iets sneller dan daarvoor, zodat het lichaam de kop weer inhaalt. Die rek van een valkennek kan oplopen tot wel 4 centimeter, ontdekte Videler. Hij mat dat door een torenvalk ergens naar te laten kijken en dan langzaam de arm waar de vogel op zat te laten zakken.

Waarom zwalken mezen?
Mezen lanceren zichzelf midden in de lucht omhoog, en flapperen dan weer naar beneden. John Videler legt uit dat golvend vliegen voor de vogels die dat doen, zoals mees, vink of specht, een middel is om uit te rusten tijdens het vliegen.

"Vogels houden hun vleugels bij elkaar als ze omhoog gaan. Als je goed kijkt zie je dat ook. Een mees flappert hard naar beneden, en zorgt zo voor vaart. Als die groot genoeg is, trekt hij zijn kop een beetje omhoog, als een springer op een schans. Op die manier lanceert hij zichzelf in de lucht. Op een gegeven moment verliest hij weer hoogte. Een man op een springschans kan niet met zijn vleugeltjes slaan. Die vogel wel. Dat levert dus een stukje zweven op, en dat geeft energiebesparing."

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden