Warum fliegen Eulen lautlos? Die Wissenschaft der Federn

Warum fliegen Eulen lautlos? Weil ihre Flügel so gebaut sind, dass die Luft kaum Geräusche macht: Sie unterdrücken vor allem Frequenzen oberhalb von etwa 2 kHz, sodass die meisten Eulen fast oder ganz ohne hörbaren Laut fliegen. Drei Federmerkmale leisten den Großteil der Arbeit: ein Kamm aus steifen Zähnchen an der Vorderkante der äußeren Handschwinge, ein weicher Fransensaum an den Hinterkanten der Schwungfedern und eine samtige Oberfläche auf den Federn. Große, breite Flügel erlauben Eulen einen langsamen Flug mit wenigen Flügelschlägen, was den Lärm weiter senkt.

Das Ergebnis ist ein Flug, der viel leiser ist als der anderer Vögel, besonders bei hohen Frequenzen. Das hilft einer Eule, sich an Beute heranzuschleichen, und ebenso wichtig: Sie kann im Flug weiter auf diese Beute lauschen.

Kurz beantwortet: lautloser Flug auf einen Blick

Sind Eulen wirklich lautlos?

Nicht völlig, aber nah genug dran, um Menschen und Beutetiere zu täuschen. Fliegt neben Ihnen eine Ringeltaube auf, hören Sie das Klatschen ihrer Flügel. Die Flügelschläge einer Rabenkrähe erzeugen ein hörbares Rauschen. Eine Eule, die im selben Abstand vorbeifliegt, macht womöglich kein Geräusch, das Sie wahrnehmen.

Akustische Studien in Windkanälen und Flugkammern, viele davon mit Schleiereulen, zeigen, dass Eulen durchaus tieffrequente Geräusche erzeugen, vor allem durch das Flügelschlagen selbst. Stark unterdrückt werden dagegen höhere Frequenzen, ungefähr oberhalb von 2 kHz. Das ist wichtig, weil dort ein großer Teil des typischen “Wusch” eines Vogelflügels liegt, und dieser Bereich überschneidet sich mit dem scharfen Hörbereich von Eulen und vielen kleinen Säugetieren.

“Lautlos” bedeutet also: sehr leise in den Frequenzen, auf die es ankommt.

Woher kommt das Fluggeräusch?

Um zu verstehen, wie Eulen leise bleiben, hilft es zu wissen, wie Vögel beim Fliegen Geräusche machen. Das meiste ist aerodynamischer Lärm:

• Vorderkantenlärm. Trifft Luft auf die Vorderkante eines Flügels, besonders wenn sie schon verwirbelt ist, strahlen Druckschwankungen als Schall ab.
• Hinterkantenlärm. Verlässt die Luft die Hinterkante eines Flügels, erzeugen turbulente Wirbel an der scharfen Kante ein breitbandiges Rauschen. Das ist auch bei Flugzeugflügeln, Ventilatoren und Windrädern eine Hauptlärmquelle.
• Reibungslärm. Federn, die beim Biegen des Flügels aneinander reiben und gleiten, erzeugen Rascheln.
• Schlaglärm. Jeder Flügelschlag schiebt Luft und erzeugt tieffrequenten Schall. Schnellere, kräftigere Schläge bedeuten mehr Lärm.

Eulen haben auf jede dieser Quellen eine Antwort.

Wie dämpfen Eulenfedern den Schall?

Die meisten der entscheidenden Merkmale beschrieb in den 1930er-Jahren der britische Flugzeugingenieur und Naturkundler Robert Graham, der Eulenflügel untersuchte, weil er hoffte, leisere Flugzeuge bauen zu können. Seitdem verfeinert die Forschung die Details.

Der Kamm an der Vorderkante

An der Vorderkante der äußersten Handschwinge, der ersten Schwungfeder an der Flügelspitze, haben Eulen eine Reihe steifer, voneinander getrennter Federäste, die wie die Zähne eines Kamms abstehen. Bei den meisten Vögeln ist diese Kante glatt.

Der Kamm scheint die über die Vorderkante strömende Luft in kleinere, schwächere Wirbel zu zerlegen und die Strömung über die Flügelfläche zu lenken. Die Einzelheiten werden in Windkanalstudien noch erforscht, doch insgesamt gilt der Effekt als weniger Turbulenz und weniger Lärm, besonders bei größeren Anstellwinkeln, wenn eine Eule abbremst oder manövriert.

Der Fransensaum an der Hinterkante

Die Hinterränder der Schwungfedern einer Eule enden in weichen, haarartigen Fransen statt in einer sauberen Kante. Verlässt Luft eine scharfe, starre Kante, entsteht ein plötzlicher Druckwechsel und damit starker Lärm. Eine weiche, poröse, nachgiebige Kante lässt den Druck allmählicher ausgleichen.

Theoretische Arbeiten aus der Aeroakustik haben gezeigt, dass eine poröse und nachgiebige Hinterkante den erzeugten Lärm deutlich verringern kann, was sehr gut zu dem passt, was Eulen tun. Das ist vermutlich einer der wichtigsten Beiträge zu ihrem leisen Flug.

Die samtige Oberseite

Die Oberseiten der Schwungfedern einer Eule und vieler ihrer Deckfedern sind mit feinen, weichen, verlängerten Fäden bedeckt, die sich wie Samt anfühlen. Dieser Flor leistet zweierlei: Er verringert das Geräusch der Federn, die beim Flügelschlag aneinander reiben, und er könnte helfen, die Luftströmung über den Flügel zu glätten.

Wer in einem Museum oder einer Wildvogelstation mit den Fingern über eine Eulenfeder streicht, merkt es sofort. Eine Tauben- oder Bussardfeder fühlt sich glatt und fest an, eine Eulenfeder weich und beinahe pelzig.

Weiches Körper- und Beingefieder

Eulen haben zudem meist dichtes, weiches Körpergefieder, und viele tragen befiederte Beine und sogar Zehen. Das verringert das Rascheln des Körpers bei Bewegung. Bei nördlichen Eulen wie Schnee-Eule, Bartkauz oder dem heimischen Raufußkauz dient die dichte Befiederung auch der Wärmedämmung.

Wie helfen die Flügel?

Die Federn sind nur die halbe Geschichte. Form und Größe der Eulenflügel zählen genauso.

Große Flügel für ihr Gewicht

Eulen haben im Verhältnis zu ihrem Körpergewicht große Flügel und damit eine geringe Flächenbelastung. Die Schleiereule etwa wirkt im Flug groß, ist aber überraschend leicht, wenn man sie in der Hand hält, meist nur rund 300 g. Geringe Flächenbelastung bedeutet, dass der Flügel schon bei langsamer Geschwindigkeit genug Auftrieb erzeugt. Die Eule kann also langsam fliegen, gleiten und über Wiesen rütteln, ohne ständig kräftig zu schlagen.

Langsamer Flug ist leiser Flug

Aerodynamischer Lärm steigt mit der Geschwindigkeit steil an. Eine langsam fliegende Eule erzeugt viel weniger Lärm als ein schnell fliegender Falke oder eine Taube. Eulen streichen oft in niedriger Geschwindigkeit über Felder hin und her und gleiten dann für den letzten Anflug heran, die leiseste Phase überhaupt.

Breite, abgerundete Flügel

Viele Eulen haben breite, abgerundete Flügel, die zu langsamem, wendigem Flug zwischen Bäumen und über offenem Gelände passen. Zusammen mit den Federmerkmalen macht das den Anflug einer Eule zugleich leise und präzise.

Warum brauchen Eulen den lautlosen Flug?

Es gibt zwei Haupterklärungen, und sie schließen sich nicht aus.

Die Tarnkappen-Hypothese

Die naheliegende Antwort lautet, dass Eulen leise fliegen, damit ihre Beute sie nicht kommen hört. Mäuse, Wühlmäuse und viele andere Kleinsäuger hören ausgezeichnet, auch im hohen Frequenzbereich. Eine Eule, die geräuschvoll heranflattert, verliert den Überraschungseffekt.

Die Hypothese vom eigenen Lauschen

Die zweite Antwort lautet, dass Eulen leise fliegen, damit sie ihre Beute weiter hören können. Viele Eulen, allen voran die Schleiereule, orten Beute weitgehend nach Gehör und korrigieren ihren Anflug noch in der Luft, wenn sich eine Feldmaus unter dem Gras bewegt. Wären die eigenen Flügel laut, würde dieser Lärm das Rascheln übertönen, auf das die Eule lauscht.

Einige Forschende halten diese zweite Erklärung für besonders wichtig. Eulen unterdrücken Lärm am stärksten in dem Frequenzbereich, in dem ihr eigenes Gehör am besten ist, was zu der Idee passt, dass der lautlose Flug sich zum Teil entwickelt hat, um das eigene Hören zu schützen. Unser Beitrag dazu, ob Vögel Ohren haben, erklärt, wie Eulen Geräusche genau orten, und wie weit Eulen den Kopf drehen können beschreibt, wie sie ihr schallsammelndes Gesicht ausrichten.

In der Praxis wirken wohl beide Vorteile zusammen. Eine Eule, die besser hört und weniger gehört wird, hat einen doppelten Vorteil.

Fliegen alle Eulen lautlos?

Die meisten Eulen fliegen leise, doch die Merkmale variieren je nach Jagdweise.

• Fischuhus und Fischeulen. Eulen, die sich überwiegend von Fisch ernähren, etwa die Fischuhus Asiens, darunter der Riesenfischuhu, und die Fischeulen Afrikas, haben verringerte oder fehlende Kämme, Fransen und Samtflächen. Fische unter Wasser können die Flügel einer Eule kaum hören, und diese Eulen jagen stärker mit den Augen. Leiser Flug bringt ihnen daher weniger.
• Tagaktive Eulen. Arten, die teilweise am Tag jagen und sich mehr auf das Sehen verlassen, etwa die Sperbereule Skandinaviens, gelten oft als weniger stark mit geräuschdämpfenden Merkmalen ausgestattet als rein nächtliche Jäger.
• Nächtliche Lauschjäger. Schleiereule, Waldohreule, Waldkauz und Bartkauz gehören zu den am stärksten spezialisierten Arten und verlassen sich bei der Beutesuche stark auf ihr Gehör. Auch der Uhu, Europas größte Eule, fliegt bemerkenswert leise.

Dieses Muster, bei dem die Merkmale bei den Eulen am stärksten ausgeprägt sind, die nach Gehör jagen, ist ein starker Hinweis darauf, dass der lautlose Flug eine Anpassung an die Jagd nach Gehör ist.

Wie misst die Forschung das Fluggeräusch von Eulen?

Das Geräusch von Vogelflügeln zu messen ist schwieriger, als es klingt, denn der Lärm ist leise und der Vogel bewegt sich. Die Forschung nutzt mehrere Ansätze:

1. Flugkammern mit Mikrofonanordnungen. Trainierte Eulen fliegen in ruhigen Räumen an Reihen empfindlicher Mikrofone vorbei, und die Aufnahmen werden mit denen anderer Vögel verglichen, etwa Greifvögeln oder Tauben bei ähnlicher Geschwindigkeit. In Deutschland hat unter anderem die Arbeitsgruppe um Hermann Wagner an der RWTH Aachen intensiv zu Schleiereulen und ihrem Flug geforscht.
2. Windkanäle. Einzelne Federn oder ganze präparierte Flügel werden im Windkanal befestigt, und Ingenieure messen Lärm und Strömung bei wechselnder Geschwindigkeit und wechselndem Anstellwinkel. Wer Kamm oder Fransen entfernt oder kürzt, sieht, wie viel jedes Merkmal beiträgt.
3. Strömungssichtbarmachung. Rauch, Laser und Partikelverfolgung zeigen, wie sich die Luft über Federfläche und Kanten bewegt.
4. Mathematische Modelle. Die aeroakustische Theorie sagt voraus, wie poröse, flexible Kanten den Lärm verändern sollten, und diese Vorhersagen werden mit Messungen an Eulen verglichen.

Die Ergebnisse unterscheiden sich je nach Methode und Art, und nicht jede Studie ist sich einig, welches Merkmal am meisten zählt. Das Gesamtbild ist aber einheitlich: Eulenflügel erzeugen deutlich weniger hochfrequenten Lärm als vergleichbare Flügel anderer Vögel, und die Federmerkmale zusammen mit dem langsamen Flug erklären den Großteil des Unterschieds.

Warum fliegen Greifvögel und Falken nicht auch lautlos?

Auch Habichte, Adler und Falken sind Beutegreifer. Warum haben sie keine ebenso leisen Flügel entwickelt? Die Antwort liegt offenbar in ihrer anderen Jagdweise.

Die meisten tagaktiven Greifvögel finden Beute mit den Augen und setzen auf Geschwindigkeit, Überraschung aus der Deckung oder einen steilen Sturzflug. Ein Wanderfalke, der auf eine Taube herabstößt, ist so schnell, dass Lärm kaum eine Rolle spielt: Die Beute hat fast keine Zeit zu reagieren. Ein Sperber oder Habicht, der um eine Hecke schießt, setzt auf Überraschung und Wendigkeit. Leise Federn hätten zudem ihren Preis: Sie sind meist weicher, weniger wasserabweisend und möglicherweise weniger haltbar, ein schlechter Tausch für einen Vogel, der schnell und kraftvoll fliegt.

Eulen dagegen fliegen langsam, oft im Dunkeln, und viele finden ihre Beute nach Gehör. Für sie überwiegen die Vorteile der Stille die Kosten. Mehr zu schnellen Greifvögeln lesen Sie in unserem Beitrag zum schnellsten Vogel der Welt.

Gibt es andere leise Flieger?

Eulen sind die berühmtesten, aber nicht die einzigen. Ziegenmelker, Froschmäuler und einige andere nachtaktive Vögel haben weiches Gefieder und einen relativ leisen Flug, auch wenn sie meist weniger spezialisiert sind als Eulen.

Am anderen Ende der Skala machen manche Vögel absichtlich Geräusche mit ihren Flügeln. Die Ringeltaube klatscht bei ihrem Balzflug hörbar mit den Flügeln, und die Flügel der Schellente erzeugen im Flug ein deutliches Klingeln. Die Bekassine “meckert” bei ihren Balzflügen mit abgespreizten äußeren Schwanzfedern, was ihr den alten Namen Himmelsziege eingebracht hat. Die australische Spitzschopftaube besitzt eine umgebildete Schwungfeder, die beim Auffliegen in Gefahr einen typischen Ton erzeugt, und Studien zeigten, dass andere Tauben diesen Ton als Warnung verstehen. Lautloser Flug ist nur ein Ende eines breiten Spektrums.

Hat der lautlose Flug auch Nachteile?

Ja. Die weiche, offene Struktur, die Geräusche dämpft, macht Eulenfedern weniger wasserabweisend als die vieler anderer Vögel. Vor allem Schleiereulen haben es vermutlich bei starkem Regen schwer zu jagen, und lange nasse Witterung kann ihren Jagderfolg und ihre Kondition verschlechtern. Das dürfte ein Grund sein, warum Schleiereulen oft in geschützten Quartieren wie Scheunen, Kirchtürmen und hohlen Bäumen ruhen und brüten. Viele Naturschutzgruppen des NABU und andere Ehrenamtliche hängen deshalb spezielle Schleiereulenkästen in Scheunen und Kirchtürme.

Weiche Federn nutzen sich möglicherweise auch schneller ab. Wie alle Vögel ersetzen Eulen ihre Federn durch die Mauser, wie unser Beitrag dazu erklärt, warum Vögel sich mausern.

Wie hat der Eulenflug die Technik inspiriert?

Eulenflügel sind ein klassisches Beispiel für Bionik, also Technik nach dem Vorbild der Natur.

• Hochgeschwindigkeitszüge. Ingenieure von JR West gestalteten den Stromabnehmer des Shinkansen der Baureihe 500, also den Bügel, der Strom aus der Oberleitung abnimmt, mit von Eulenfedern inspirierten Zacken, um aerodynamischen Lärm bei hoher Geschwindigkeit zu senken.
• Windräder. Gezackte Hinterkanten, im Prinzip dem Fransensaum der Eule ähnlich, werden heute vielfach an Rotorblättern eingesetzt, um Lärm zu verringern.
• Ventilatoren und Flugzeuge. Forschende und Hersteller haben eulenähnliche Kanten und poröse Oberflächen an Lüftern, Ventilatoren, Drohnenrotoren und Flugzeugbauteilen erprobt, um Lärm zu senken.

Nicht jede Konstruktion kopiert eine Eule direkt, und viele technische Lösungen funktionieren im Detail anders, doch Eulenflügel haben den Weg gewiesen.

Mythen und Fakten zum lautlosen Eulenflug

Was bedeutet das für Vogelfreunde?

• Eine vorbeifliegende Eule hören Sie vielleicht nie. Viele Menschen entdecken Eulen in ihrer Nachbarschaft erst durch Rufe in der Nacht oder durch Gewölle und Kotspuren unter einem Ruheplatz.
• Hören statt suchen. Eulen findet man leichter an ihren Rufen, etwa das Huhu des Waldkauzes im Spätwinter. Unsere Beiträge dazu, warum Vögel nachts singen und wie man Vogelstimmen lernt, helfen dabei.
• In der Dämmerung über offenem Gelände schauen. Schleiereulen, die über Wiesen und Feldränder jagen, gehören zu den Eulen, die man am leichtesten im Flug beobachten kann. Im Winter sammeln sich Waldohreulen außerdem oft an festen Schlafplätzen, manchmal mitten in Ortschaften.
• Abstand halten. Eulen, die in der Nähe von Häusern jagen oder ruhen, lassen sich leicht stören, und sie sind streng geschützt. Halten Sie sich an die Regeln für Vogelbeobachter.

Das Wichtigste in Kürze

• Eulen fliegen deutlich leiser als andere Vögel ähnlicher Größe.
• Ein Kamm aus Zähnchen an der Vorderkante der äußeren Handschwinge bricht die Strömung auf.
• Weiche Fransen an den Hinterkanten verringern den Hinterkantenlärm.
• Samtige Federoberflächen dämpfen Reibungsgeräusche.
• Große, leichte Flügel erlauben langsamen Flug und Gleiten.
• Eulen unterdrücken Lärm am stärksten oberhalb von etwa 2 kHz.
• Leiser Flug hilft Eulen, nicht gehört zu werden, und hilft ihnen, Beute zu hören.
• Fisch fressende Eulen haben weniger geräuschdämpfende Merkmale.
• Eulenflügel haben Konstruktionen an Zügen, Ventilatoren und Rotorblättern inspiriert.

Quellen

• Cornell Lab of Ornithology: All About Birds, Barn Owl
• RSPB: Barn Owl
• NABU: Naturschutzbund Deutschland
• Graham, R. R. (1934). The silent flight of owls. Journal of the Royal Aeronautical Society 38: 837-843.
• Jaworski, J. W. and Peake, N. (2013). Aerodynamic noise from a poroelastic edge with implications for the silent flight of owls. Journal of Fluid Mechanics 723: 456-479.