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Biologische RaritätWissenschaftler lüften Geheimnis der fliegenden Schlangen

Schmuckbaumnattern sind die einzigen Wirbeltiere ohne Extremitäten, die gleitend fliegen können. Nun klärten Forscher, warum sie sich dabei schlängeln.

Fliegende Schmuckbaumnatter der Art Chrysopelea paradisi – mit Reflektoren am Körper.
Fliegende Schmuckbaumnatter der Art Chrysopelea paradisi – mit Reflektoren am Körper.
Foto: Jake Socha

Forscher haben ein Geheimnis der fliegenden Schlangen gelüftet: Das US-Team um John Socha von der Universität Virginia Tech in Blacksburg analysierte, warum sich Schmuckbaumnattern während ihres Gleitflugs auf charakteristische Art schlängeln. Die Antwort fand das Team in einer Reihe aufwendiger Versuche in einer eigens dafür angelegten Halle.

Als fliegende Schlangen werden die fünf Arten der Schmuckbaumnattern (Chrysopelea) bezeichnet. Die grazilen, leicht giftigen Reptilien leben in den Regenwäldern von Süd- und Südostasien und werden bis zu gut einem Meter lang. Beim Start von einem Ast stossen sie sich gewöhnlich ab und überwinden gleitend Strecken bis zu 20 Metern, bevor sie meist auf einem anderen Ast landen.

Die Schlangen sind die einzigen Wirbeltiere ohne Extremitäten, die durch die Luft gleiten können. «Ich finde sie deshalb so interessant, weil die Schlange vielleicht das am wenigsten offensichtliche Tier ist, das in der Lage sein sollte, durch die Luft zu fliegen», sagt Studienleiter Jake Socha, der die Tiere seit 20 Jahren studiert, in einem Video zur im Fachblatt «Nature Physics» erschienenen Studie.

Vier Stockwerke hohe Sprung-Arena

In früheren Untersuchungen hatte Socha bereits ermittelt, dass die Schlangen beim Fliegen ihren ganzen Körper so stark verbreitern, dass er ein wenig wie eine Tragfläche wirkt. Nun untersuchten die Forscher die Frage, warum sich die Tiere im Flug S-förmig schlängeln. «Tun sie das, weil sie Schlangen sind und alle Schlangen dies tun, oder gibt es eine zugrundeliegende physische Funktion dieser Wellenbewegung?», fragen Socha und seine Gruppe.

Um das zu klären, bauten sie eine vier Stockwerke hohe Sprung-Arena mit gepolstertem Boden und einem künstlichen Baum zur Landung. Dann liessen sie mehrere Schmuckbaumnattern der Art Chrysopelea paradisi aus mehr als acht Meter Höhe auf den Baum gleiten. Dabei brachten sie auf den Körpern Reflektoren an und filmten die Flüge mit Infrarot-Kameras im Motion-Capture-Verfahrenalso zur gezielten Analyse der Bewegungen.

Mit diesen Aufnahmen konnten sie das Schlängeln dreidimensional im Computermodell nachbilden. Dabei stellten die Forscher fest, dass die Schlange neben einer waagerechten auch eine senkrechte Wellenbewegung ausführt. Die senkrechte Bewegung ist zwar weniger ausgeprägt, geschieht dafür aber etwa doppelt so häufig wie die waagerechte Bewegung.

Ohne Wellenbewegung missglückt der Flug

In Gleitflug-Simulationen änderten die Wissenschaftler die Häufigkeit der Wellenbewegungen und beobachteten die Auswirkungen auf den Flug. «Ohne Wellenbewegung legt die simulierte Schlange immer noch eine horizontale Distanz zurück, aber der Flug missglückt, und im Grunde genommen kippt sie vornüber», sagt Erstautor Isaac Yeaton. Das seitliche Schlängeln und die Auf-und-Ab-Bewegungen dienen demnach zur Stabilisierung des Gleitflugs.

In einem «Nature Physics»-Kommentar schliesst Jim Usherwood von der Universität London nicht aus, dass sich die Schlangen auch aus reiner Gewohnheit in der Luft schlängeln könnten. Dennoch zeige die Studie, dass die Art, wie sie beim Flug gleiten, stabiler sei als mögliche andere Weisen. «Die Allgemeingültigkeit dieser Ergebnisse und ihre mögliche Umsetzung in Roboterschlangen bieten aufregende Möglichkeiten zur weiteren Erkundung», schreibt Usherwood.