Wie schnell schlagen Kolibris mit den Flügeln?

Kolibris sind die einzigen Vögel, die zu dauerhaftem Schwebeflug fähig sind, und sie erreichen das mit der höchsten Flügelschlagfrequenz der Vogelwelt. Die großen Arten, wie der Riesenkolibri aus den Anden, schlagen etwa 10-15 Mal pro Sekunde; mittelgroße Arten, wie der Rubinkehl-Kolibri, der den Golf von Mexiko überquert, schlagen etwa 53 Mal; die kleinsten Arten nähern sich 80. Bei Balzflügen beschleunigen manche Arten für Sekundenbruchteile noch weiter. Zum Vergleich: Ein Spatz schlägt etwa 15 Mal pro Sekunde und eine startende Taube etwa 10 Mal; das summende Geräusch, das diesen Vögeln ihren englischen Namen "hummingbird" gibt, ist genau der Klang der Flügel bei dieser Frequenz, innerhalb des für Menschen hörbaren Bereichs.

Die Flügelgeschwindigkeit ist nicht nur eine Frage der Frequenz. Bei den meisten Vögeln erzeugt der Abschlag fast den gesamten Auftrieb, während der Rückschlag passiv ist. Die Schulter eines Kolibris dreht sich um fast 180 Grad, mit einem starren Ellbogen- und Handgelenk, sodass sich der Flügel wie eine Klinge verhält, die eine horizontale Acht beschreibt und bei beiden Schlägen Auftrieb erzeugt: etwa 75% beim Vorwärtsschlag und 25% beim Rückschlag. Das ist eine Lösung, die der von Insekten und dem Rotor eines Hubschraubers sehr ähnlich ist, mit dem Vorteil, die Rotationsebene ändern und rückwärts, seitwärts oder sogar kopfüber fliegen zu können. Der Preis ist ein extremer Stoffwechsel: Im Schwebeflug übersteigt das Herz 1.200 Schläge pro Minute, und das Tier muss täglich mehr als die Hälfte seines Körpergewichts an Nektar aufnehmen.

Im Geradeausflug bewegt sich ein typischer Kolibri mit 40-50 km/h, schneller als seine Größe vermuten lässt. Der Rekord gehört dem Anna-Kolibri von der Westküste Nordamerikas: Bei seinem Balzsturzflug, gemessen mit Hochgeschwindigkeitskameras von Forschern der University of California, Berkeley, erreicht er etwa 27 m/s (97 km/h) und hält beim Abfangen des Sturzflugs eine Beschleunigung von fast 9 g aus, vergleichbar mit der eines Kampfpiloten. Gemessen in Körperlängen pro Sekunde übertrifft dieser Wert jedes Flugzeug deutlich: Ein Kolibri legt pro Sekunde etwa das 385-fache seiner Körperlänge zurück, verglichen mit 30-40 bei einem Kampfjet mit Mach 2. Für Ingenieure, die Mikrodrohnen mit Schlagflügeln entwerfen, bleibt der Kolibri das Referenzmodell, und mehrere Prototypen imitieren explizit seine Flügelkinematik.