Waarom vliegen vogels in V-vorm? Energie, zicht en onderzoek

Waarom vliegen vogels in een V-vorm? Vooral om energie te besparen. Achter elke vleugelpunt draait een luchtwervel, en net daarnaast stroomt lucht omhoog. Een vogel schuin achter zijn voorganger lift daarop mee. Een studie in Nature (2014) met 14 heremietibissen liet zien dat ze zelfs hun vleugelslag afstemmen op die opwaartse lucht. De V houdt ook iedereen in zicht.

Dat is het korte antwoord. Het lange antwoord is interessanter, want tientallen jaren lang was het idee van energiebesparing vooral theorie. Pas in de jaren 2000 en 2010 lukte het onderzoekers om formatievliegen bij echte vogels in de lucht te meten, met hartslagmeters en piepkleine dataloggers. Ze ontdekten dat de vogels iets opvallend nauwkeurigs doen.

Kort antwoord: de twee hoofdredenen voor een V

• Aerodynamica. Vogels zoeken de opstijgende lucht achter de vleugelpunt van hun voorganger op, waardoor vliegen minder energie kost.
• Zicht en coördinatie. Door schuin achter de voorganger te vliegen, ziet elke vogel die goed, houdt hij een veilige afstand en volgt hij veranderingen van richting.
• Wie doet het: vooral grote vogels op lange vluchten, zoals ganzen, kraanvogels, zwanen, pelikanen, aalscholvers en ibissen.
• Echte vormen zijn rommelig: scheve V’s, J-vormen en enkele schuine lijnen (echelons) zie je vaker dan perfecte V’s.

Hoe helpt de vogel voorop de vogels erachter?

De vogel voorop laat achter elke vleugelpunt een draaiende luchtwervel achter. Recht achter hem daalt de lucht, maar net buiten de vleugelpunt stijgt ze op. Een volger die schuin achter hem vliegt, zet zijn vleugel in die opstijgende lucht en krijgt zo een beetje gratis lift. Daardoor hoeft hij minder hard te klappen.

Om te begrijpen waarom een V helpt, moet je weten wat een vleugel met de lucht eromheen doet.

Vleugeltipwervels, neerwaartse en opwaartse luchtstroom

Een vleugel levert lift door boven de vleugel een lagere luchtdruk te maken dan eronder. Bij de vleugelpunt krult lucht met hogere druk van onderen naar de lagere druk bovenop. Terwijl de vogel vooruit vliegt, sleept die krullende beweging achter hem aan als een draaiende luchtbuis: een vleugeltipwervel.

Direct achter de vleugel zelf wordt de lucht naar beneden gedrukt. Dat heet neerwaartse luchtstroom, en een vogel die recht achter een andere vliegt, zit in dalende lucht. Dat maakt vliegen zwaarder. Maar net buiten elke vleugelpunt duwt de draaiende wervel de lucht omhoog. Dat is de opwaartse luchtstroom. Een volger met zijn vleugel in die stijgende lucht krijgt een beetje extra lift en hoeft dus minder hard te klappen voor hetzelfde resultaat.

De V-vorm is simpelweg wat je krijgt als elke vogel in een rij zijn vleugel in de opwaartse luchtstroom van zijn voorganger probeert te houden: elke vogel zit iets achter en opzij van de volgende, en zo ontstaat een schuine lijn. Twee van die lijnen die bij een voorste vogel samenkomen, vormen een V.

Vliegtuigen maken dezelfde soort wervels. Daarom houden luchtverkeersleiders bij opstijgen en landen zorgvuldig afstand aan tussen vliegtuigen. De wervels achter een groot straalvliegtuig kunnen sterk genoeg zijn om een kleiner toestel dat erin vliegt uit balans te brengen.

Waarom klappen het lastig maakt

Bij een vliegtuig met vaste vleugels is de wervel achter elke vleugelpunt vrij stabiel. Bij een klappende vogel ligt dat anders. De vleugelpunt gaat bij elke slag op en neer, dus het spoor van opstijgende lucht dat hij achterlaat, is golvend en niet recht. Om er voordeel van te hebben, moet een volgende vogel op precies de juiste plek zitten en het liefst zo klappen dat hij het golvende patroon van stijgende lucht volgt.

Lange tijd twijfelden veel wetenschappers of vogels dat nauwkeurig genoeg konden om er echt iets aan te hebben. Toen kwam het onderzoek met de ibissen.

Wat leerden wetenschappers van het ibisexperiment?

Onderzoekers van het Royal Veterinary College volgden 14 jonge heremietibissen op hun trek van Oostenrijk naar Italië, met gps-loggers die tot op 30 centimeter nauwkeurig maten. In de V-positie sloegen de vogels hun vleugels precies in de maat met de opwaartse lucht van hun voorganger. Recht achter elkaar sloegen ze juist in tegenfase, om neerwaartse lucht te ontwijken.

In 2014 publiceerde een team onder leiding van Steven Portugal een studie in Nature over de heremietibis, een bedreigde soort die ook waldrapp heet. De vogels waren in Oostenrijk door mensen grootgebracht in het kader van een beschermingsproject om een oude trekroute te herstellen, en ze vlogen achter een ultralicht vliegtuigje dat hen zuidwaarts naar Italië leidde. Daardoor konden de onderzoekers de vogels uitrusten met kleine dataloggers die vele keren per seconde de positie via gps en de vleugelbewegingen via versnellingsmeters vastlegden.

De resultaten lieten twee opvallende dingen zien:

1. De vogels zochten de voorspelde ideale plek op. Volgende ibissen vlogen meestal ongeveer onder de hoek en op de afstand waar aerodynamische modellen de sterkste opwaartse luchtstroom voorspelden.
2. De vogels stemden hun vleugelslag af op de lucht. In de V klapten de vogels zo dat hun vleugelpunt hetzelfde pad door de lucht volgde als de vleugelpunt van hun voorganger, een patroon dat de stijgende lucht optimaal benut. Als een vogel recht achter een andere vloog, in de dalende lucht, klapte hij juist in tegenfase, kennelijk om het effect van die dalende lucht te beperken.

Die mate van afstemming verraste veel onderzoekers. Het suggereert dat vogels de luchtstroom van hun buren kunnen voelen, of op zijn minst kunnen leren waar vliegen het makkelijkst gaat, en hun positie en ritme daarop aanpassen.

Wisselen de vogels elkaar af aan de kop?

Een vervolgstudie bij dezelfde groep ibissen, in 2015 gepubliceerd in PNAS, keek wie er voorop vloog. De vogels wisselden vaak van plaats, en tweetallen vogels namen om beurten de kop van elkaar over. Individuen hielden de tijd op de zware voorste positie ruwweg in evenwicht met de tijd dat ze konden volgen. De onderzoekers beschreven het als een vorm van samenwerking op basis van wederkerigheid.

Dat ondersteunt het oude idee dat vogels in formatie de last van het kopwerk delen. Van ganzen wordt dat ook vaak gezegd en het is aannemelijk, maar het directe bewijs is het sterkst voor de ibissen.

Hoe vinden vogels de juiste plek?

Dat weet niemand precies, en het is een van de open vragen in het vakgebied. De ibisresultaten suggereren dat vogels kleine veranderingen in de luchtstroom over hun vleugels en lichaam voelen en hun positie bijstellen tot vliegen het makkelijkst gaat, zoals een wielrenner leert waar hij het best uit de wind zit achter een andere renner. Veren staan in verbinding met gevoelige receptoren in de huid, dus vogels zijn goed toegerust om luchtbeweging te voelen. Ervaring speelt waarschijnlijk ook mee. De ibissen in de studie waren jonge vogels op hun eerste trek, wat erop wijst dat het vinden van de ideale plek geen jarenlange oefening vereist, al wordt het er misschien wel beter door. Voorlopig is het mechanisme waarmee vogels de opwaartse luchtstroom waarnemen een hypothese en geen vaststaand feit.

Besparen vogels echt energie in formatie?

Waarschijnlijk wel, maar minder dan vaak wordt beweerd. Een studie in Nature uit 2001 mat de hartslag van getrainde roze pelikanen en vond een duidelijke energiebesparing in V-formatie. De Groningse hoogleraar Eize Stamhuis concludeerde na windtunnelonderzoek echter dat een V nauwelijks energie bespaart. Het bekende getal van “tot 40 procent” is dus zeker niet bewezen.

Het veldonderzoek bij pelikanen en ibissen wijst op een echte besparing, al is die waarschijnlijk kleiner dan vroege theorieën beweerden.

Het hartslagonderzoek bij pelikanen

In 2001 publiceerde een team onder leiding van Henri Weimerskirch een studie in Nature over roze pelikanen in Senegal, die getraind waren om achter een boot en een ultralicht vliegtuigje te vliegen. De onderzoekers gaven de vogels hartslagmeters. Pelikanen die in formatie vlogen, hadden een lagere hartslag dan pelikanen die alleen vlogen, en ze zweefden vaker in plaats van te klappen. Een lagere hartslag is een redelijke aanwijzing voor minder inspanning. De vogels vooraan, zonder voorganger die opwaartse lucht leverde, moesten het hardst werken.

En dat beroemde getal van ongeveer 70 procent?

Een theoretische studie in Science uit 1970 berekende dat een groep van 25 vogels in een ideale V ongeveer 70 procent verder zou kunnen vliegen dan één vogel met dezelfde hoeveelheid energie. Dat getal wordt sindsdien overal herhaald. Latere onderzoekers wezen erop dat de berekening uitging van geïdealiseerde vaste vleugels en een perfecte positie, iets wat echte, klappende vogels niet de hele tijd kunnen volhouden. Windstoten, bochten, vogels die aansluiten of afhaken en de variatie van het klappen verkleinen allemaal de besparing.

Wat vond het Groningse windtunnelonderzoek?

Niet iedereen is overtuigd. Eize Stamhuis, hoogleraar Biologische Stromingsleer aan de Rijksuniversiteit Groningen, twijfelde altijd aan de bekende theorie dat vogels in een V tot 40 procent energie besparen. Hij testte het met een robotvleugel en een laser in een windtunnel, en volgens zijn resultaten bespaart vliegen in V-formatie nauwelijks energie, zoals Vroege Vogels (BNNVARA) beschrijft. Een robotvleugel is natuurlijk geen levende vogel, en daarom staat dat resultaat naast de metingen aan pelikanen en ibissen, niet ertegenover.

De beste samenvatting op dit moment is dus: formatievliegen bespaart energie, en het bewijs van zowel pelikanen als ibissen ondersteunt dat, maar de werkelijke winst in een wilde groep is waarschijnlijk bescheidener dan het getal uit de leerboeken, en hij verschilt van moment tot moment.

Is energie besparen de enige reden?

Nee. In een V kan elke vogel zijn voorganger zien zonder in diens luchtwervel te botsen, en dat maakt het makkelijker om bij elkaar te blijven, af te stemmen en samen van richting te veranderen. Volgens de onderzoekers achter de pelikanenstudie kan ook betere oriëntatie via communicatie in de groep een rol spelen. Waarschijnlijk werken beide voordelen samen.

Die tweede verklaring, die goed samengaat met de eerste, gaat over zien en bij elkaar blijven.

De zichthypothese

Veel vogels hebben hun ogen aan de zijkant van de kop. Door schuin achter de voorganger te vliegen, heeft elke vogel een vrij zicht op zijn buurman zonder recht vooruit langs een ander lichaam te hoeven kijken. Dat maakt het makkelijker om:

• Een veilige afstand te houden en botsingen te voorkomen.
• Veranderingen in snelheid en richting van de voorste vogel te volgen.
• De groep bij elkaar te houden over lange afstanden, in mist en ‘s nachts.

Sommige onderzoekers stellen dat voor bepaalde soorten het voordeel van coördinatie even zwaar kan wegen als het aerodynamische voordeel. De twee verklaringen sluiten elkaar niet uit: een formatie die iedereen in beeld houdt en ook nog energie bespaart, is dubbel nuttig. Onze uitleg over waarom vogels in zwermen vliegen gaat in op de sociale en veiligheidsvoordelen van samen vliegen in het algemeen.

Waarom roepen ganzen tijdens het vliegen?

Ganzen roepen veel tijdens de vlucht, en die roepen helpen volgens de meeste deskundigen om contact te houden, zeker bij slecht zicht en ‘s nachts. Ganzen trekken in familiegroepen, en de roepen helpen ouders en jongen waarschijnlijk om elkaar in de gaten te houden. Of het gegak ook specifiek de posities in de V regelt, is minder duidelijk. Wie in de herfst of winter in Nederland of Vlaanderen buiten is, hoort groepen kolganzen, grauwe ganzen of brandganzen vaak eerder dan dat hij ze ziet.

Welke vogel vliegt voorop, en wisselen ze af?

Voorop vliegen is het zwaarst, omdat die vogel geen opwaartse lucht van een voorganger krijgt. Vervolgonderzoek uit 2015 bij dezelfde heremietibissen liet zien dat ze om de beurt kopwerk doen. Gemiddeld vlogen ze 32 procent van de tijd in de opwaartse lucht van een ander, en ongeveer even lang zelf voorop, vaak in vaste duo’s.

De ibissen vlogen in formaties van 2 tot 12 vogels. Vaak reisden ze in paren, waarbij de ene vogel voorop vloog en een “wingman” in zijn opwaartse lucht meeliftte, waarna ze van rol wisselden (Voelkl et al., PNAS, 2015). Bij ganzen wordt hetzelfde vaak aangenomen, maar daar is het minder direct gemeten.

Welke vogels vliegen in een V, en welke niet?

In Nederland zie je V-formaties vooral bij ganzen, kraanvogels, zwanen en aalscholvers, en volgens Vroege Vogels ook bij kieviten en grutto’s. Wereldwijd horen pelikanen en ibissen bij de bekendste voorbeelden. Kleine zangvogels en spreeuwen vliegen niet in een V, maar in losse groepen of dichte zwermen. Voor trekkende ganzen en zwanen zijn hoogspanningslijnen een reëel gevaar, vooral bij mist; meer daarover in vogels en hoogspanningskabels.

Waarom vliegen kleine vogels niet in een V?

Kleine vogels zoals vinken, mussen en zangers klappen snel en vliegen met veel korte zweefmomenten of in een golvende vlucht, en ze maken zwakkere, onregelmatigere wervels achter hun vleugelpunten. Het zou voor hen heel moeilijk zijn om de precieze posities vast te houden die nodig zijn om de opwaartse luchtstroom te benutten. Veel kleine zangvogels trekken bovendien ‘s nachts, vaak alleen of in losse groepen die over de hele lucht verspreid zijn. Hun groepsstrategie draait om veiligheid in aantallen, niet om aerodynamica.

Spreeuwen pakken het heel anders aan, met enorme, vloeiende zwermen waarin elke vogel een handvol dichtstbijzijnde buren volgt. Onze uitleg over wat een spreeuwenwolk is laat zien hoe dat werkt.

Vliegen alle langeafstandstrekkers in een V?

Nee. Veel van de verste trekkers, zoals noordse sterns, steltlopers en kleine zangvogels, vliegen niet in strakke V-formaties. Sommige steltlopers vliegen in snelle, compacte groepen. Roofvogels en ooievaars zweven vaak op opstijgende warme lucht, thermiek, in plaats van te klappen, en dat is een andere manier om energie te besparen. Onze artikelen over hoe ver vogels trekken en welke vogel het verst trekt bekijken de kampioenen.

Waarom zijn sommige V-formaties scheef?

Omdat vogels voortdurend van plek wisselen. Ze zakken terug om uit te rusten, schuiven naar voren of verhuizen naar de andere arm, en late aansluiters haken aan bij één kant. Zijwind en bochten vervormen de vorm nog verder. Daarom zie je vaker een scheve V, een J-vorm of één schuine lijn dan een perfecte V.

Kijk goed naar een overvliegende groep ganzen en je ziet vaak een V met de ene arm veel langer dan de andere, een J-vorm of gewoon één schuine lijn. Dat is normaal. Vogels veranderen voortdurend van plek, zakken terug om uit te rusten, schuiven naar voren of wisselen van kant. Late aansluiters haken aan bij één arm. Zijwind en bochten kunnen de vorm ook vervormen.

De oude grap vraagt waarom de ene kant van de V langer is, met als clou “omdat daar meer vogels vliegen”. Dat klopt eigenlijk gewoon.

Is de voorste vogel altijd de sterkste of de oudste?

Dat wordt vaak beweerd, maar is niet goed onderbouwd. In de ibisstudies werd het kopwerk gedeeld. In families van ganzen vliegen volwassen vogels misschien vaker voorop, wat aannemelijk is omdat zij de route kennen, maar de details verschillen en zijn minder grondig onderzocht dan mensen soms denken.

Waarom vliegen duiven en spreeuwen niet in een V?

Niet elke groep vogels heeft iets aan de luchtwervels van anderen. Het V-effect is vooral beschreven bij grote, langzaam klappende vogels zoals ibissen, pelikanen en ganzen. Bij postduiven bleek vliegen in een zwerm zelfs meer energie te kosten dan alleen vliegen, zoals Scientias.nl beschrijft. Zij vliegen in groepen vooral voor bescherming tegen roofvogels en om makkelijker de weg te vinden.

In dat onderzoek kregen achttien duiven een zendertje mee. Vliegen in een dichte zwerm leverde geen aerodynamisch voordeel op. Spreeuwen kiezen een heel andere vorm: grote, vloeiende zwermen waarin elke vogel op zijn naaste buren reageert, wat vooral helpt tegen roofvogels.

Hebben ingenieurs de V-formatie nagebootst?

Ja. Luchtvaartonderzoekers hebben geprobeerd om vliegtuigen, net als ganzen, in de opwaartse lucht van een voorganger te laten vliegen. NASA en Airbus hebben dat principe getest. In november 2021 vlogen twee Airbus A350-testtoestellen op ongeveer drie kilometer afstand van elkaar van Toulouse naar Montreal. Volgens Aviation News werd op die vlucht meer dan 6 ton CO2 bespaard, wat wijst op een mogelijke brandstofbesparing van meer dan 5 procent op lange vluchten. Voor gebruik in de gewone burgerluchtvaart zijn er nog praktische obstakels, zoals veilige afstanden en luchtverkeersleiding, maar het principe is hetzelfde dat ganzen al lang geleden ontdekten.

Fabels en feiten over V-formaties

Fabel: Vogels in een V besparen zo’n 70 procent van hun energie. Feit: dat getal komt uit een theoretisch model uit 1970. De echte besparing lijkt kleiner, al is ze meetbaar.

Fabel: Vogels besparen in een V tot 40 procent energie. Feit: dat getal wordt vaak genoemd, maar is niet bewezen. Windtunnelonderzoek in Groningen vond nauwelijks besparing, metingen aan pelikanen en ibissen wijzen op een kleinere, wisselende winst.

Fabel: De voorste gans leidt de hele reis. Feit: onderzoek bij ibissen laat zien dat vogels vaak van kop wisselen, en van ganzen wordt algemeen aangenomen dat ze dat ook doen.

Fabel: Elke trekvogel vliegt in een V. Feit: V-formaties zie je vooral bij grote vogels met lange, gelijkmatige vluchten. De meeste kleine vogels trekken in losse groepen, veel van hen ‘s nachts.

Fabel: Vogels in een V volgen één navigator. Feit: ervaren vogels kunnen de route bepalen, maar de posities in de V wisselen voortdurend en navigeren is groepswerk. Ons artikel over hoe vogels weten waar ze naartoe moeten trekken legt uit hoe ze de weg vinden.

Wat betekent dit voor vogelaars in de tuin?

De vliegvorm is een handig hulpmiddel bij het herkennen. Een lange, ordelijke V van grote vogels hoog in de lucht in voor- of najaar zijn meestal ganzen of kraanvogels. Lijnen laag boven water wijzen eerder op aalscholvers. Luister ook goed, want ganzen en kraanvogels roepen vaak al voordat je ze ziet.

• Gebruik de vliegvorm bij het herkennen. Een lange, ordelijke V van grote vogels hoog in de lucht in het voor- of najaar zijn meestal ganzen, of kraanvogels, die je vaak hoort trompetteren. Lijnen laag boven water wijzen eerder op aalscholvers. Losse, golvende groepen zijn meestal kleine zangvogels. Onze gids over vogels herkennen legt uit hoe je vorm en gedrag combineert met andere kenmerken.
• Luister net zo goed als je kijkt. Ganzen en kraanvogels roepen voortdurend tijdens de vlucht, en vaak hoor je een groep al voordat je hem ziet.
• Kijk hoe de V verandert. Met een verrekijker zie je vaak hoe vogels van plaats wisselen, terugzakken of naar de andere arm verhuizen.
• Leg vast wat je ziet. Overvliegende groepen tellen en invoeren in eBird of waarneming.nl, zoals onze gids over eBird gebruiken uitlegt, helpt onderzoekers om de timing van de trek te volgen. In Nederland en België tellen vrijwilligers de trek ook op vaste telposten, en Sovon en Natuurpunt gebruiken zulke gegevens.

Veelgemaakte fouten

• Aannemen dat elke V van donkere vogels ganzen zijn. Aalscholvers en ibissen vliegen in vergelijkbare vormen.
• Een perfecte V verwachten. Ongelijke formaties zijn de norm.
• Het geluid vergeten. Bij hoog overvliegende groepen is de roep vaak de snelste weg naar een determinatie.

Wat zegt Vogelbescherming in 2026 over de V-formatie?

De Nederlandse vogelbeschermingsorganisatie vat de stand van kennis kort samen op haar pagina met vogelweetjes. Volgens Vogelbescherming Nederland is vliegen in V-formatie energiezuinig: bij het vliegen ontstaan luchtwervelingen die energie kosten, en ganzen, eenden en kraanvogels heffen dat verlies deels op door in een V te vliegen. Elke vogel krijgt extra stijgvermogen van de opwaartse luchtstroom achter de vogels voor hem. Na verloop van tijd laat de voorste vogel zich naar achteren zakken en neemt een ander het zware werk over, schrijft Vogelbescherming. Kleine vogels veroorzaken volgens dezelfde pagina waarschijnlijk te weinig luchtstroom om een V rendabel te maken. Dat sluit aan bij de metingen hierboven: de winst is echt, maar kleiner en wisselender dan de bekende percentages suggereren.

Snelle feiten

• Een klappende vleugel laat achter elke vleugelpunt een draaiende wervel achter, met opstijgende lucht net daarbuiten.
• Vogels in een V vliegen iets achter en opzij van hun voorganger om die opstijgende lucht te benutten.
• Een studie in Nature uit 2014 liet zien dat heremietibissen de opwaartse luchtstroom opzochten en hun vleugelslag daarop afstemden.
• Een studie uit 2015 vond dat ibissen om beurten voorop vlogen en volgden.
• Roze pelikanen in formatie hadden een lagere hartslag dan pelikanen die alleen vlogen.
• Het vaak geciteerde getal van ongeveer 70 procent meer bereik komt uit een theoretisch model uit 1970 en geldt als te optimistisch.
• Heremietibissen vlogen gemiddeld 32 procent van de tijd in de opwaartse lucht van een ander, en ongeveer even lang zelf voorop.
• Groningse windtunnelproeven met een robotvleugel vonden nauwelijks energiebesparing in een V.
• De V helpt vogels ook om elkaar te zien en botsingen te voorkomen.
• Vooral grote vogels vliegen in V-formaties: ganzen, kraanvogels, zwanen, pelikanen, aalscholvers en ibissen.

Bronnen

• Portugal, S. J., et al. (2014). Upwash exploitation and downwash avoidance by flap phasing in ibis formation flight. Nature
• Voelkl, B., et al. (2015). Matching times of leading and following suggest cooperation through direct reciprocity during V-formation flight in ibis. PNAS
• Weimerskirch, H., et al. (2001). Energy saving in flight formation. Nature
• ScienceDaily (2014): Birds flying in V formation coordinate their wing flapping
• ScienceDaily (2015): Ibis take turns leading V-formations
• Vroege Vogels (BNNVARA): Vliegen in V-formatie
• Scientias.nl: Vliegen in zwerm bespaart geen energie
• Sovon Vogelonderzoek Nederland
• Vogelbescherming Nederland
• Natuurpunt
• Vogelbescherming Nederland: Vogelweetjes, waarom trekken in een V-vorm?
• Aviation News: Airbus and its partners demonstrate how sharing the skies can save airlines fuel and reduce CO2 emissions (november 2021)