Door Steijn van Schie - Foto: Flickr/Tom Murray | INFOGRAPHIC: NATURE/DOI: 10.1038/S41586-024-07485-Y - 21-06-2024 - Biofysica
Een roodstaartbuizerd (Buteo jamaicensis) tijdens een glijvlucht. Foto: Flickr/Tom Murray
Met een luchtzak van het ademhalingssysteem besparen vogels die langdurig zweven veel energie: in opgeblazen toestand ontziet de zak de vliegspieren.
Albatrossen, adelaars, valken en andere vogels die gigantische afstanden afleggen door te zweven op de thermiek, gebruiken daarvoor een geheim wapen: luchtzakken die onderdeel zijn van hun ademhalingssysteem. De betreffende zakken liggen diep verborgen tussen de kleine en grote borstspier, en vullen zich met lucht op het moment dat een vogel zijn vleugels strekt en langdurig in een vaste hoek ten opzichte van zijn lichaam houdt. De borstspieren gebruiken hierdoor tijdens het zweven minder energie. Dat concludeert een overwegend Amerikaans onderzoeksteam door het longsysteem van 68 vogelsoorten te ontleden en de werking van de luchtzak tussen de vliegspieren te modelleren (Nature, 12 juni).
Het ademhalingssysteem van vogels verschilt wezenlijk van die van zoogdieren. Vogellongen zijn klein in verhouding met de lichaamsgrootte en zetten bij het ademhalen niet in of uit. In plaats daarvan hebben vogels een uitgebreid systeem van luchtzakken in hun lichaam; deze kunnen wél uitzetten en persen continu zuurstofrijke lucht in één richting door de longen. Gasuitwisseling en zuurstofopname zijn daardoor zodanig efficiënt, dat vogels hun spieren kunnen voorzien van de extreme hoeveelheden energie die nodig zijn tijdens vlucht.
Luchtzakken tussen de grote en kleine borstspier minimaliseren de energie die nodig is om te zweven op de thermiek. (infographic: nature/doi: 10.1038/S41586-024-07485-Y)
De luchtzakken die bij de ademhaling zijn betrokken, hebben vele aftakkingen. De functies daarvan zijn lang niet altijd bekend. Eén daarvan is de zogeheten subpectoral diverticulum (SPD), die alleen bij een deel van de vogels tussen de vliegspieren onder de vleugel aanwezig is. Om meer inzicht te krijgen in de herkomst en werking ervan, ontleden de biologen 68 vogelsoorten. Daaruit blijkt dat de SPD alleen aanwezig is in vogels die zweven op thermiek en dat de zak minstens zeven keer onafhankelijk is geëvolueerd in verschillende vogellijnen. De luchtzak lijkt niet betrokken bij de ademhaling.
Hierna bouwen de onderzoekers een computermodel om de invloed van een opgeblazen SPD op zweefvliegen te analyseren bij roodstaartbuizerds (Buteo jamaicensis) en prairiebuizerds (Buteo swainsoni). Hieruit blijkt dat een opgeblazen zak de vliegspieren ontziet, die daardoor minder energie nodig hebben om de vleugels langdurig in hun vaste horizontale positie te houden. Handig, want hoewel zweven aanzienlijk minder energie kost dan continu fladderen, gaat een groot deel van het dagelijkse energieverbruik op aan deze vliegtechniek – met name bij vogels die er veel en langdurig gebruik van maken.