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Federn und Vogelflug

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Team Digital
Federn und Vogelflug
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Grundlagen zum Thema Federn und Vogelflug

Inhalt

Federn und Vogelflug – Biologie

Die Angepasstheit der Vögel an das Fliegen: Es gibt viele Gründe dafür, dass Vögel fliegen können und wir nicht – die wohl entscheidendsten sind die Federn und Flügel der Vögel. Daher beschäftigen wir uns im Folgenden damit, wie diese aufgebaut sind.

Aufbau von Federn und Federarten

Es gibt unterschiedliche Arten von Vogelfedern, die verschiedene Funktionen erfüllen:

  • Schwungfedern bilden die Tragfläche an den Flügeln.
  • Schwanzfedern dienen der Steuerung beim Flug.
  • Deckfedern bedecken Rumpf, Flügel und Schwanz.
  • Unterfedern werden auch als Daunen bezeichnet. Sie isolieren und schützen vor Kälte. Nicht alle Vögel haben Unterfedern.

Darüber hinaus gibt es noch Spezialarten von Federn, die zum Beispiel bei Wasservögeln auftauchen.

Der Aufbau der verschiedenen Federarten unterscheidet sich natürlich leicht. Im Folgenden schauen wir uns die Schwungfedern genauer an, da sie ja Bestandteil der Flügel bzw. der Tragfläche sind.

Federn sind sehr leicht. Das ist von Vorteil, denn insgesamt darf der Vogel kein hohes Gewicht haben, um fliegen zu können. Der Kiel der Feder ist innen hohl und sorgt für eine hohe Stabilität. Als Spule wird der Teil des Kiels bezeichnet, der in der Haut des Vogels steckt. Äste mit Strahlen bilden die sogenannte Federfahne. Die Strahlen sind bogenförmig und haben auf der Unterseite Widerhaken. Die Äste stehen so nah beieinander, dass sich die Strahlen benachbarter Äste überlappen. Dadurch verhaken sich die Strahlen wie ein Klettverschluss ineinander und die Oberfläche der Federfahne ist zusammenhängend und luftundurchlässig. Erst durch die Luftundurchlässigkeit der Schwungfedern kann ein Auftrieb erzeugt werden wie bei den Tragflächen eines Flugzeugs.

Vogelflügel Querschnitt Schwungfeder Aufbau

Flügelform

Neben dem Vorhandensein von luftundurchlässigen Federn ist die Flügelform der Vögel entscheidend für ihre Flugfähigkeit. Um das zu verstehen, schauen wir uns den Querschnitt eines Vogelflügels an: Er ist nach oben gewölbt. Die Oberseite ist stärker gekrümmt als die Unterseite. Zudem ist der Flügel an der vorderen Kante verdickt und läuft nach hinten spitz zu.
Luft umströmt den Flügel daher folgendermaßen: Die zu umströmende Oberfläche ist durch die stärkere Krümmung oberhalb des Flügels größer als unterhalb. Beim Umströmen muss die Luft dort also eine höhere Geschwindigkeit haben. Dadurch entsteht über dem Flügel ein Unterdruck und unterhalb ein Überdruck. Durch diese Druckunterschiede entsteht oberhalb des Flügels ein Sog: Dadurch kann der Vogel abheben.

Auch die Flügel eines Flugzeugs sind auf ähnliche Weise geformt wie der Vogelflügel, da sie nach dem gleichen Prinzip funktionieren. Bitte beachte jedoch, dass wir hier nur eine stark vereinfachte Darstellung des Flugprinzips behandelt haben. Zum sogenannten Auftrieb tragen noch weitere physikalische Phänomene bei.

Vögel – Flugarten

Die meisten Vogelarten nutzen – je nach Situation – verschiedene Arten des Vogelflugs. Manche Flugarten sind jedoch spezifisch für bestimmte Vogelarten.
Im Folgenden findest du eine Auflistung der verschiedenen Flugarten mit Beispielen:

  • Ruderflug: Diese Flugart beschreibt das typische Auf- und Abschlagen von Vogelflügeln. Da so erst das Aufsteigen vom Erdboden erreicht wird, beherrscht nahezu jede Vogelart den Ruderflug.
  • Segelflug: Beim Segelflug nutzen Vögel sogenannte Aufwinde. Diese entstehen dort, wo warme und kalte Luft vermischt wird, zum Beispiel an Berghängen oder Waldrändern: Die warme Luft steigt nach oben. Ein Vogel, der den Segelflug besonders gut beherrscht, ist der Storch.
  • Gleitflug: Beim Gleitflug gleitet der Vogel in der Luft, ohne die Flügel zu bewegen. Dabei verliert er nach und nach an Höhe. Häufig fliegt die Möwe im Gleitflug.
  • Rüttelflug: Hier schlägt der Vogel die Flügel auf und ab, bleibt aber an der gleichen Stelle in der Luft stehen. Das macht zum Beispiel der Falke, wenn er aus der Höhe seine Beute beobachtet.
  • Sturzflug: Beim Sturzflug stürzt der Vogel mit dem Kopf voran und angelegten Flügeln nach unten. Dabei kann er sehr schnell werden. Diese Flugart verwendet unter anderem der Falke, wenn er nach der Beobachtung seine Beute fangen will.
  • Schwirrflug: Beim Schwirrflug beschreiben die Flügel eine liegende Acht. Dadurch wird sowohl beim Aufschlag als auch beim Abschlag ein Auftrieb erzeugt. Ein Vogel, der diese Flugart beherrscht, ist der Kolibri.

Kurze Zusammenfassung zum Video Federn und Vogelflug

In diesem Video lernst du viel über den Vogelflug. Du weißt, wie die Federn von Vögeln aufgebaut sind und wie ihre Flügel geformt sind. Außerdem weißt du nun, welche Flugarten es gibt. Dein Wissen zu diesem Thema kannst du wie immer in den Übungen testen.

Transkript Federn und Vogelflug

Aufgepasst! Eure Katzen müssen heute leider drinnen bleiben. Macht euch bereit für die spektakuläre Flugshow der Vögel! Willst du dabei zuschauen, wie ein Vogel elegant durch die Lüfte gleitet? Und würdest du auch gerne wissen, welche Flugmanöver Vögel noch so auf Lager haben? Welche Rolle spielen dabei wohl die Federn? Bleib dran – auf dieser Tribüne erfährst du mehr zum Thema „Federn und Vogelflug“. Eines kann schon mal gesagt werden: Federn sind bekanntlich federleicht, was den Flug mit Sicherheit begünstigt. Schauen wir uns den Bau einer Feder einmal genauer an. Federn sind auch deshalb so leicht, da sie aus einem über die gesamte Länge verlaufenden hohlen Röhrchen bestehen, dem Federkiel. Der untere Teil des Kiels steckt in der Haut des Vogels und wird Spule genannt. Am oberen Teil, dem Schaft, gehen rechts und links die Federäste ab. Von jedem Ast wiederum zweigen Strahlen ab, die teilweise kleine Häkchen besitzen – man nennt diese Hakenstrahlen. Sie verzahnen sich mit den Strahlen ohne Häkchen, den Bogenstrahlen und bilden so eine luftundurchlässige Fläche, die Fahne. Aber nicht alle Federn sind gleich. Die Tragflächen der Flügel bestehen zum Beispiel aus Schwungfedern. Sie sind ähnlich gebaut wie die Schwanzfedern. Diese dienen der Steuerung und heißen deshalb auch Steuerfedern. Die kleinen Deckfedern schützen den Rumpf. Und unter ihnen liegen die Daunenfedern. Ihre Strahlen sind nicht verhakt, durch ihren lockeren Aufbau bilden sie ein Luftpolster, welches den Vogel vor Wärmeverlust schützt. Und da haben wir auch schon einen Schnappschuss aus der spektakulären Flugshow. Schauen wir uns die Form der Flügel einmal näher an, denn darin liegt das große Geheimnis des Fliegens. Hier siehst du einen Querschnitt des Vogelflügels. Du kannst sicher erkennen, dass der Flügel an der Oberseite stärker gewölbt ist, als an der Unterseite. Wenn die Luft im Flug nun am Flügel vorbeiströmt, muss sie an der Oberseite schneller vorbei, denn dort hat sie durch die stärkere Wölbung ja einen etwas längeren Weg. Die schnellere Luftströmung führt zu einem Unterdruck, wodurch sich ein Sog bildet, der Flügel wird nach oben gezogen. Du kannst das in einem Mini-Experiment selbst ausprobieren. Nimm ein Stück Papier und klemm es in ein Buch – etwa so. Wenn du jetzt von vorne über den Papierflügel bläst, wird ein kleiner Sog an der Oberseite erzeugt, das Papier wird nach oben gezogen. Bei dem Vogel werden also die Flügel und damit der ganze Vogel nach oben gesogen, sodass er aufgrund seiner Körpermaße nicht gleich wie ein Stein zu Boden sinkt – beeindruckend, oder? Zurück zur Show. Schauen wir uns ein paar Flugmanöver oder auch Flugarten an. Mithilfe des Auftriebs kann der Vogel den Gleitflug meistern. Dabei startet er auf einer gewissen Höhe und gleitet dann zu Boden. Dank des eben beschriebenen Prinzips am Flügelquerschnitt kann der Vogel eine gewisse Strecke gleitend zurücklegen. Die Länge dieser ist allerdings unterschiedlich, ein Haussperling kann beispielsweise bis zu 80 Meter weit gleiten, wenn er von einem zehn Meter hohen Baum startet. Der Mäusebussard kommt dabei um einiges weiter – und das ohne einen einzigen Flügelschlag. Hier kannst du einen Vogel beobachten, der ebenfalls nicht mit den Flügeln schlägt, aber dennoch keine Höhe verliert. Die Möwe befindet sich im Segelflug. Dazu nutzt sie Aufwinde, welche dadurch entstehen, dass Luft an einem Hang nach oben geleitet wird. Aufwinde entstehen auch, wenn sich Luft am Boden erwärmt und dann nach oben steigt. Kreisend kann ein Vogel in der warmen Luftblase emporsteigen. Natürlich gewinnen Vögel ebenfalls an Höhe, wenn sie mit ihren Flügeln schlagen, das nennt man dann Ruderflug – schau mal. Die Flügel werden dabei durch die kräftige Flugmuskulatur bewegt. Schauen wir uns mal die Stellung der Federn an. Beim Abwärtsschlag bilden die Flügel eine geschlossene Fläche, die Schwungfedern liegen dabei übereinander. Der Vogel gewinnt an Höhe und fliegt vorwärts. Beim Aufwärtsschlag stellen sich die Federn so, dass die Luft dazwischen hindurchströmen kann. Der Luftwiderstand ist gering, der Flügel kann also leicht nach oben bewegt werden und der Vogel wird somit nicht nach unten gedrückt. Schauen wir noch ein paar besonderen Flugmanövern zu. Im Rüttelflug schlägt der Falke schnell mit seinen Flügeln, um eine Maus auszuspähen – für ihn eine absolute Delikatesse. Er hat scheinbar eine entdeckt. Mit angelegten Flügeln schießt er im Sturzflug zur Erde. Im letzten Moment bremst er ab, um keinen Vollcrash zu riskieren und dennoch: meist zu schnell für die Maus. Wow – welch eine hübsche Gestalt haben wir denn da? Ein Kolibri im Schwirrflug. Er schlägt seine Flügel kreisend bis zu achtzig mal in der Sekunde – deshalb sehen wir auch nur schwirrende Flügel. Sie können in der Luft stehen und sogar rückwärts fliegen. Fassen wir noch einmal zusammen, was wir heute gelernt haben. Federn sind leicht gebaut und bilden eine luftundurchlässige Fläche. Es gibt unterschiedliche Arten von Federn mit verschiedenen Funktionen. Der Bau eines Flügels ist dabei das große Geheimnis des Fliegens. Besonders am Gleitflug können wir das Prinzip des Auftriebs erkennen. Neben dem Gleitflug gibt es weitere Flugarten, die Vögel nutzen können, um zum Beispiel Höhe zu gewinnen. So, und das war's auch schon. Vielen Dank für dein Erscheinen. Oha – da hat es wohl doch eine Katze mit rein geschafft. Zum Glück ist die Flugshow jetzt bereits vorbei.

1 Kommentar

1 Kommentar
  1. Erster 🥇

    Von Malek, vor 14 Tagen

Federn und Vogelflug Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Federn und Vogelflug kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere die Fachbegriffe zum Aufbau einer Vogelfeder.

    Tipps

    Zu jedem Begriff gibt es eine richtige und eine falsche Antwort, sodass insgesamt drei Antworten korrekt sind.

    Lösung

    Federn sind sehr leicht. Das ist von Vorteil, denn insgesamt darf der Vogel kein hohes Gewicht haben, um fliegen zu können.
    Der Federkiel verläuft über die gesamte Länge der Feder und ist innen hohl und sorgt für eine hohe Stabilität.
    Als Spule wird der Teil des Kiels bezeichnet, der in der Haut des Vogels steckt.
    Als Schaft wird der obere Teil der Feder benannt, an dem die Federäste abgehen.

    Äste mit Strahlen bilden die sogenannte Federfahne. Die Strahlen sind bogenförmig und haben auf der Unterseite Widerhaken. Die Äste stehen so nah beieinander, dass sich die Strahlen benachbarter Äste überlappen. Dadurch verhaken sich die Strahlen wie ein Klettverschluss ineinander und die Oberfläche der Federfahne ist zusammenhängend und luftundurchlässig. Erst durch die Luftundurchlässigkeit der Schwungfedern kann ein Auftrieb erzeugt werden wie bei den Tragflächen eines Flugzeugs.

  • Ordne den verschiedenen Federarten ihre Funktionen zu.

    Tipps

    Eine Daunendecke ist schön warm. Überlege mal, warum Daunendecken so warm sind.

    Die Schwungfedern befinden sich auf der gesamten Fläche der Flügel.

    Lösung

    Es gibt unterschiedliche Arten von Vogelfedern, die verschiedene Funktionen erfüllen:

    • Schwungfedern bilden die Tragfläche an den Flügeln.
    • Schwanzfedern dienen der Steuerung beim Flug.
    • Deckfedern bedecken den Rumpf, den Kopf, die Flügelansätze und den Schwanzansatz. Sie schützen vor Wasser, Staub und Schmutz.
    • Unterfedern werden auch als Daunen bezeichnet. Diese befinden sich unterhalb der Deckfedern. Sie isolieren und schützen vor Kälte. Nicht alle Vögel haben Unterfedern.
  • Erläutere die Besonderheit der Flügelform.

    Tipps

    Schau dir die Pfeile in dem Bild an. Welche Pfeile sind länger? Oberhalb oder unterhalb des Flügels?

    In welche Richtung ist der Flügel gekrümmt?

    Lösung

    Neben dem Vorhandensein von luftundurchlässigen Federn ist die Flügelform der Vögel entscheidend für ihre Flugfähigkeit. Um das zu verstehen, schauen wir uns den Querschnitt eines Vogelflügels an: Er ist nach oben gewölbt. Die Oberseite ist stärker gekrümmt als die Unterseite. Zudem ist der Flügel an der vorderen Kante verdickt und läuft nach hinten spitz zu.

    Luft umströmt den Flügel daher folgendermaßen: Die zu umströmende Oberfläche ist durch die stärkere Krümmung oberhalb des Flügels größer als unterhalb. Beim Umströmen muss die Luft dort also eine höhere Geschwindigkeit haben. Dadurch entsteht über dem Flügel ein Unterdruck und unterhalb ein Überdruck. Durch diese Druckunterschiede entsteht oberhalb des Flügels ein Sog: Dadurch kann der Vogel abheben.

    Auch die Flügel eines Flugzeugs sind auf ähnliche Weise geformt wie der Vogelflügel, da sie nach dem gleichen Prinzip funktionieren. Bitte beachte jedoch, dass wir hier nur eine stark vereinfachte Darstellung des Flugprinzips behandelt haben. Zum sogenannten Auftrieb tragen noch weitere physikalische Phänomene bei.

  • Beschreibe die verschiedenen Flugarten von Vögeln.

    Tipps

    Beim Ruderflug rudert der Vogel mit seinen Flügeln.

    Wenn ein Kolibri fliegt, sehen wir nur schwirrende Flügel.

    Einen Ruckelflug und Schwingflug gibt es nicht. Diese Wörter haben wir uns ausgedacht.

    Lösung

    Mithilfe des Auftriebs kann der Vogel den Gleitflug meistern. Dabei startet er auf einer gewissen Höhe und gleitet dann zu Boden.

    Beim Segelflug nutzen Vögel sogenannte Aufwinde, welche z. B. dadurch entstehen, dass Luft an einem Hang nach oben geleitet wird. Aufwinde entstehen auch, wenn sich Luft am Boden erwärmt und dann nach oben steigt.

    Der Ruderflug beschreibt das typische Auf- und Abschlagen von Vogelflügeln.
    Beim Abwärtsschlag bilden die Flügel eine geschlossene Fläche, die Schwungfedern liegen dabei übereinander. Der Vogel gewinnt an Höhe und fliegt vorwärts. Beim Aufwärtsschlag stellen sich die Federn so, dass die Luft dazwischen hindurchströmen kann. Der Luftwiderstand ist gering, der Flügel kann also leicht nach oben bewegt werden.

    Im Rüttelflug schlägt der Falke schnell mit seinen Flügeln auf und ab, um eine Maus auszuspähen. Dabei bleibt er an derselben Stelle in der Luft stehen.
    Hat der Falke eine Maus entdeckt, schießt er mit angelegten Flügeln im Sturzflug zur Erde.

    Ein Kolibri im Schwirrflug schlägt seine Flügel kreisend bis zu achtzig mal in der Sekunde. Kolibris können in der Luft stehen und sogar rückwärts fliegen.

  • Leite dir aus der Flügelform her, warum ein Vogel fliegen kann.

    Tipps

    Schau dir das Bild genau an.

    Vier der Antworten sind richtig.

    Lösung

    Du kannst oben in dem Bild erkennen, dass der Flügel an der Oberseite stärker gewölbt ist als an der Unterseite.
    Wenn die Luft im Flug nun am Flügel vorbeiströmt, muss sie an der Oberseite schneller vorbei, denn dort hat sie durch die stärkere Wölbung ja einen etwas längeren Weg.
    Die schnellere Luftströmung führt zu einem Unterdruck, wodurch sich ein Sog bildet. Der Flügel wird nach oben gezogen.

  • Bestimme den Vogelflug des Vogels anhand der Beschreibung.

    Tipps

    Der Haussperling in unserem Beispiel ***gleitet** durch die Luft, ohne einen Flügelschlag zu tätigen.

    Jeder Beschreibung ist eine Flugart zuzuordnen.

    Extrem schnelle, kreisende Flügelschläge sehen schwirrend aus.

    Lösung
    • Ruderflug: Diese Flugart beschreibt das typische Auf- und Abschlagen von Vogelflügeln. Da so erst das Aufsteigen vom Erdboden erreicht wird, beherrscht nahezu jede Vogelart den Ruderflug.
    • Segelflug: Beim Segelflug nutzen Vögel sogenannte Aufwinde. Ein Vogel, der den Segelflug besonders gut beherrscht, ist der Storch.
    • Gleitflug: Beim Gleitflug gleitet der Vogel in der Luft, ohne die Flügel zu bewegen. Dabei verliert er nach und nach an Höhe. Die Länge des Flugs ist allerdings unterschiedlich. Ein Haussperling kann beispielsweise bis zu 80 Meter weit gleiten, wenn er von einem zehn Meter hohen Baum startet. Der Mäusebussard kommt dabei um einiges weiter – und das ohne einen einzigen Flügelschlag.
    • Rüttelflug: Hier schlägt der Vogel die Flügel auf und ab, bleibt aber an der gleichen Stelle in der Luft stehen. Das macht zum Beispiel der Falke, wenn er aus der Höhe seine Beute beobachtet.
    • Sturzflug: Beim Sturzflug stürzt der Vogel mit dem Kopf voran und angelegten Flügeln nach unten. Dabei kann er sehr schnell werden. Diese Flugart verwendet unter anderem der Bussard, wenn er nach der Beobachtung seine Beute fangen will.
    • Schwirrflug: Beim Schwirrflug beschreiben die Flügel eine liegende Acht. Dadurch wird sowohl beim Aufschlag als auch beim Abschlag ein Auftrieb erzeugt. Ein Vogel, der diese Flugart beherrscht, ist der Kolibri.
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