Hoe torenvalken turbulentie trotseren

In de Linnaeusborg ‘hangt’ in een laboratorium een Amerikaanse torenvalk voor een windtunnel die lucht blaast. Ogenschijnlijk zonder moeite trotseert hij de turbulentie die, actief, wordt gemaakt. Het is een mooi gekleurde vogel, elegant en klein voor een roofvogel. Naast hem in de vliegruimte staan biotechnicus (en vogeltrainer) Josien Janssen en hoogleraar biomimetica David Lentink. Hij wil met kennis over vlieggedrag van vogels ook de vliegprestaties van vliegtuigen en drones verbeteren.

Vogels fladderen, zwenken en scheren door de lucht, ze ‘staan’, klimmen of vallen, zweven en glijden. Maar hoe dóén ze dat? Dat vraagt David Lentink zich al van kindsbeen af. Met kennis over het zeer complexe vlieggedrag van vogels zouden ook de vliegprestaties van vliegtuigen en drones verbeterd kunnen worden, denkt hij. Vliegtuigen en drones kunnen het met turbulentie heel moeilijk hebben. Hun vleugels zijn dan ook log en stijf. Vogelvleugels daarentegen zitten met hun botjes, spieren en veren zo ingenieus in elkaar dat zij oneindig veel posities kunnen innemen.

Weinig onderzoekers zijn zoals Lentink ingenieur en zoöloog tegelijk. Hij studeerde aerospace engineering aan de TU Delft, maar wilde ook bioloog worden. Daarom promoveerde hij vervolgens in Wageningen op onderzoek naar het vliegen van dieren. Ook deed hij bijzondere kennis en ervaring op in het trainen van vogels op Harvard en in zijn eigen lab op Stanford. Dat alles maakt zijn onderzoek en positie uniek in de wetenschappelijke wereld.

Lentink en zijn team willen weten hoe de Amerikaanse torenvalken het voor elkaar krijgen tegen heftige turbulentie in te vliegen en daarbij zo stabiel te blijven ‘hangen’. Met een turbulentiegrid (rooster met klepjes) dat in de luchtstraal staat, kunnen de onderzoekers verschillende vormen van turbulentie opwekken door de serie klepjes in het grid steeds van stand te laten veranderen. De technicus van het team maakte het grid naar ontwerp van Lentink. Biotechnicus Janssen laat vervolgens de vogels, met markers op verschillende delen van hun vleugels geplakt, tegen de luchtstroom invliegen, en beloont ze daarvoor met hun favoriete snack. Lentink: ‘Dat doen deze vogels graag en het levert een heleboel kwantitatieve gegevens op over hoe ze hun vleugels en staart gebruiken om stabiel te vliegen.’ Data die PhD-er Rens de Boer gebruikt voor zijn onderzoek.

Om roofvogels te trainen voor dit onderzoek ontwikkelt Janssen via ‘positive reinforcement’ een geheel eigen methode, in wisselwerking met de vogels. Lentink: ‘Daarmee brengt zij ons onderzoek op een hoger niveau. En zodoende verwerven wij hier diepgaande biologische én mechanische kennis over het vlieggedrag van torenvalken.’ 

^{Tekst: Fenneke Colstee, Corporate Communicatie RUG
Foto’s: Reyer Boxem}

Meer informatie

• David Lentink