HET WONDER

van VLIEGEN

© 2021 Tekst Richard Dawkins

© 2021 Illustraties Jana Lenzová

Oorspronkelijke titel Flight of Fancy:

Defying Gravity by Design & Evolution

Oorspronkelijke uitgever Head of Zeus Ltd, an Apollo book

© 2022 Nederlandse vertaling Roelof Posthuma/

Nieuw Amsterdam

Tekstredactie Leo Polak

Correctie Marian van Eekelen

Register Yulia Knol

Omslag Paul Pollmann

(op basis van het ontwerp van Jessie Price)

NUR 949

ISBN 978 90 468 2970 7

www.nieuwamsterdam.nl

Deze digitale editie is gemaakt naar de eerste druk, 2022, met

ISBN 978 90 468 2969 1

Voor Elon
Hoogvlieger van de verbeelding

INHOUD

HOOFDSTUK 1
Het dromen van het vliegen

HOOFDSTUK 2
Waar is vliegen goed voor?

HOOFDSTUK 3
Als vliegen zo geweldig is, waarom verliezen sommige dieren dan hun vleugels?

HOOFDSTUK 4
Vliegen is makkelijk als je klein bent

HOOFDSTUK 5
Als je groot bent en moet vliegen, vergroot dan je oppervlak buitenproportioneel

HOOFDSTUK 6
Onaangedreven vliegen: parachute en zweefvliegtuig

HOOFDSTUK 7
Aangedreven vliegen en hoe het werkt

HOOFDSTUK 8
Aangedreven vliegen bij dieren

HOOFDSTUK 9
Wees lichter dan lucht

HOOFDSTUK 10
Gewichtloosheid

HOOFDSTUK 11
Luchtplankton

HOOFDSTUK 12
‘Vleugels’ voor planten

HOOFDSTUK 13
Verschillen tussen geëvolueerde en ontworpen vliegmachines

HOOFDSTUK 14
Wat is het nut van een halve vleugel?

HOOFDSTUK 15
De drang naar buiten: voorbij het vliegen

Over de auteur & illustrator

Dankbetuigingen

Illustratieverantwoording

Register

HOOFDSTUK 1

DE DROOM VAN HET VLIEGEN

DE ‘ORNITHOPTER’ VAN LEONARDO
Een schouwspel dat alleen in de verbeelding plaatsvond. Maar wat voor verbeelding!

HOOFDSTUK 1

DE DROOM VAN HET VLIEGEN

Droom je er soms van om te kunnen vliegen als een vogel? Ik wel, en ik vind het heerlijk. Moeiteloos boven de boomtoppen zweven, omhoog en omlaag schieten, al spelend rondduikelen in de derde dimensie. Computerspellen en virtualrealitybrillen kunnen onze verbeelding van de aarde losmaken en ons door fabelachtige magische ruimtes laten vliegen. Maar dat is niet echt. Geen wonder dat een paar van de grootste genieën uit het verleden, niet in de laatste plaats Leonardo da Vinci, ernaar verlangden om tussen de vogels te kunnen vliegen, en machines ontwierpen om hen daarbij te helpen. Een paar van die oude ontwerpen zullen we later nog tegenkomen. Ze werkten niet, en hadden meestal nooit kunnen werken, maar dat was niet het einde van de droom.

Zoals de titel Het wonder van vliegen al doet vermoeden is dit een boek over het vliegen – alle verschillende manieren om de zwaartekracht te trotseren die mensen in de loop van eeuwen, en andere dieren in de loop van miljoenen jaren hebben ontdekt. Maar er staan ook ideeën en gedachtevluchten in die uit het denken over het vliegen zelf opstijgen. Dergelijke uitweidingen en zijwegen zijn wat kleiner gezet en beginnen vaak met ‘Trouwens…’ in vetgedrukte letters.

Om maar met de meest fantastische fantasieën te beginnen, een onderzoek van Associated Press uit 2011 gaf aan dat 77 procent van de Amerikanen in engelen gelooft. Moslims worden geacht in hen te geloven. Rooms-katholieken geloven traditioneel dat ieder van ons zijn eigen persoonlijke beschermengel heeft. Dat zijn heel wat vleugels die onzichtbaar en onhoorbaar om ons heen fladderen. Volgens de verhalen uit Duizend-en-een-nacht hoefde je, als je op een vliegend tapijt zat, alleen maar een bestemming te wensen om er onmiddellijk naartoe te worden gebracht. De mythische koning Salomo had een tapijt van glanzende zijde, groot genoeg om 40.000 man te vervoeren. Bovendien kon hij de wind bevelen, die hem naar zijn gewenste bestemming blies. De Griekse mythen vertellen over Pegasus, een schitterend wit paard met vleugels, dat de held Bellerophon droeg op zijn missie om de monsterlijke Chimaera te verslaan. Moslims geloven dat de profeet Mohammed een ‘nachtreis’ op een vliegend paard maakte. Hij joeg van Mekka naar Jeruzalem op de Boeraq, een paardachtig wezen met vleugels, gewoonlijk afgebeeld met een menselijk gezicht, net als de centaurs uit de Griekse mythologie. Een ‘nachtreis’ is iets wat we allemaal in onze dromen meemaken, en sommige van die tochten, inclusief gedroomde vluchten, zijn minstens even vreemd als die van Mohammed.

De befaamde Icarus uit de Griekse mythologie had vleugels van veren en was, die aan zijn armen waren bevestigd. In zijn hoogmoed vloog Icarus te dicht naar de zon toe. De was smolt en hij viel zijn dood tegemoet. Een fraaie waarschuwing tegen hoogmoedswaanzin, hoewel Icarus het in werkelijkheid natuurlijk steeds kouder, en niet heter, zou hebben gekregen naarmate hij hoger kwam.

Heksen zouden op bezemstelen door de lucht vliegen, en onlangs heeft Harry Potter zich bij hen aangesloten. De kerstman en zijn rendieren racen hoog boven de decembersneeuw van schoorsteen naar schoorsteen. Mediterende goeroes en fakirs gebruiken trucs om hun bewering te staven dat ze in lotushouding boven de grond zweven. De mythe van de levitatie is zo populair dat cartoonisten er bijna evenveel grappen over maken als over het onbewoonde eiland. Mijn favoriete cartoon komt, uiteraard, uit The New Yorker. Een man op straatniveau kijkt naar een deur hoog in een muur. Bordje naast de deur: NATIONAAL LEVITATIE GENOOTSCHAP.

‘TROTS KOMT VÓÓR DE ONDERGANG, EN HOOGMOED KOMT VÓÓR DE VAL’
Icarus vloog te dicht naar de zon toe en viel te pletter.

CONAN DOYLE GELOOFDE IN ELFEN
Sherlock Holmes noch professor Challenger zou het bedrog hebben geloofd waar hun schepper voor viel. Maar hij was een fantastische schrijver!

Sir Arthur Conan Doyle schiep Sherlock Holmes, de eerste puur rationele onderzoeker onder de fictieve detectives. Een ander personage van Doyle was de ontzagwekkende professor Challenger, een meedogenloos rationele wetenschapper. Het is duidelijk dat Doyle beiden bewonderde, maar zelf liet hij zich door een kinderlijk bedrog zozeer bij de neus nemen dat zijn twee helden hem erom geminacht zouden hebben. Letterlijk kinderlijk, want hij werd in de luren gelegd door een paar speelse meisjes die trucfoto’s maakten van gevleugelde ‘elfen’. De nichtjes Elsie Wright en Frances Griffiths knipten afbeeldingen van elfjes uit een boek en plakten die op karton. Ze hingen ze op in de tuin en fotografeerden elkaar terwijl ze bij de elfjes vertoefden. Doyle was de beroemdste van de vele mensen die geloof hechtten aan het ‘Cottingley Elfjes’-bedrog. Hij schreef zelfs een heel boek, The Coming of the Fairies, met een hartstochtelijke verdediging van zijn onwrikbare geloof in het bestaan van de kleine gevleugelde mensen die als vlinders van bloem tot bloem fladderden.

De opvliegende professor Challenger zou gebulderd kunnen hebben: ‘Uit welke voorouders ontstonden die elfen? Kwamen ze onafhankelijk van gewone mensen voort uit apen? Wat is de evolutionaire oorsprong van hun vleugels?’ Als arts wist Doyle zelf het een en ander van anatomie en heeft hij zich ongetwijfeld afgevraagd of de elfenvleugels zich als uitbreidingen van de schouderbladen, de ribben of als iets compleet nieuws ontwikkelden. Voor ons is het duidelijk dat de foto’s getrukeerd zijn. Maar om eerlijk te zijn tegenover Sir Arthur moet gezegd worden dat dit alles lang voor Photoshop speelde, en dat de algemene opvatting was dat ‘de camera niet kan liegen’. Wij van de slimme internetgeneratie weten dat foto’s maar al te gemakkelijk te vervalsen zijn. De ‘Cottingley’-nichtjes gaven hun bedrog uiteindelijk toe, maar niet voordat ze in de zeventig waren en Conan Doyle al lang dood en begraven was.

De droom blijft en lanceert onze verbeelding elke dag wanneer we door het internet vliegen. Terwijl ik deze woorden in Engeland typ, ‘vliegen ze omhoog’ naar de cloud, klaar om ‘neer te dalen’ in een Amerikaanse computer. Ik kan inloggen bij een afbeelding van de draaiende wereld en virtueel van Oxford naar Australië ‘vliegen’, en onderweg ‘neerkijken’ op de Alpen en de Himalaya. Ik weet niet of de antizwaartekrachtmachines van de sciencefiction ooit realiteit zullen worden. Ik betwijfel het en zal die mogelijkheid verder niet meer noemen. Zonder van de wetenschappelijke feiten af te wijken geeft dit boek een overzicht van de manieren waarop de zwaartekracht getemd kan worden, hoewel we er niet letterlijk aan kunnen ontsnappen. Hoe hebben mensen met hun technologie, en andere dieren met hun biologie, het probleem opgelost om van de vaste grond los te komen en, al is het maar tijdelijk of gedeeltelijk, aan de tirannie van de zwaartekracht te ontkomen? Maar allereerst moeten we de vraag stellen waarom het voor dieren misschien nuttig is om überhaupt los te komen van de grond. Waar is vliegen goed voor in de wereld van de natuur?

HOOFDSTUK 2

WAAR IS VLIEGEN GOED VOOR?

HOOFDSTUK 2

WAAR IS VLIEGEN GOED VOOR?

Deze vraag kan op zo veel manieren beantwoord worden dat je je afvraagt of het zin heeft om hem zelfs maar te stellen. We moeten de dromen van het zalige zweven in de mythische wolken achter ons laten en – vergeef me – met onze voeten op de aarde blijven. We moeten een exact antwoord geven. En voor levende organismen betekent dat een darwinistisch antwoord. Levende wezens zijn geworden zoals ze zijn dankzij evolutionaire verandering, en bij die wezens is het antwoord op elke ‘Wat is het nut ervan?’-vraag altijd en zonder uitzondering hetzelfde: darwinistische natuurlijke selectie ofwel ‘overleving van de best aangepaste’.

Waar zijn vleugels dan, in de taal van Darwin, ‘goed’ voor? Zijn ze goed voor het overleven van het dier? Ja, natuurlijk, en de vele specifieke manieren waarop dat gegeven in de praktijk vorm heeft gekregen komen straks aan bod. Maar overleving is maar een deel van het verhaal. In een darwinistische wereld is overleving alleen een middel tot het doel van voortplanting. Mannelijke motten gebruiken hun vleugels vooral om op de wind naar een vrouwtje te zweven, aangelokt door haar geur – sommige kunnen die zelfs in een verdunning van één deeltje op een quadriljoen (10²⁴) waarnemen.

‘IK RUIK EEN VROUWTJE OP VIJF KILOMETER AFSTAND’
Antennes als de fraaie gevederde exemplaren van deze mot kunnen een vrouwtje op grote afstand in de wind waarnemen. Mannelijke motten wuiven lucht over hun antennes en draaien daarbij in het rond om alle windstreken af te speuren.

Dat doen ze met hun grote en zeer gevoelige antennes. Het is niet nuttig voor de overleving van het mannetje zelf, maar, zoals ik al zei, overleving is slechts een middel tot het doel van voortplanting.

We kunnen die stelling nog verder verfijnen, en daarbij keren we terug naar het idee van overleving – niet van individuen maar van genen. Individuen sterven, maar de genen blijven als kopieën voortbestaan. Wat door voortplanting wordt bereikt, is dus de overleving van genen. En die genen, of althans de ‘goede’, blijven vele generaties, zelfs miljoenen jaren, voortbestaan in de vorm van getrouwe kopieën. De slechte overleven niet – dat is precies wat ‘slecht’ betekent als je een gen bent. En wat maakt een gen ‘goed’? Dat ze goed zijn in het opbouwen van lichamen die goed zijn in overleving, voortplanting en het doorgeven van diezelfde genen. De genen die de grote antennes bij een mot vormen, overleven doordat ze in de eitjes van de met diezelfde antennes opgespoorde vrouwtjes terechtkomen.

Op dezelfde manier zijn vleugels goed voor de overleving op de lange termijn van de genen om vleugels te maken. Genen om goede vleugels te maken hielpen hun bezitters om henzelf door te geven aan de volgende generatie. En de volgende. En zo steeds verder, waardoor er na talloze generaties dieren zijn ontstaan die bijzonder goed kunnen vliegen. In recente tijden (recent naar de maatstaven van de evolutie) hebben menselijke ingenieurs herontdekt hoe we kunnen vliegen – op een soortgelijke manier als dieren, wat niet verbazingwekkend is want natuurwetten blijven natuurwetten en de evoluerende vogels en vleermuizen moesten dezelfde natuurkundige moeilijkheden overwinnen als de menselijke vliegtuigbouwers van vandaag. Maar terwijl vliegtuigen werkelijk ontworpen worden, was dat nooit het geval met vogels, vleermuizen, motten en pterosauriërs, die hun vorm kregen door natuurlijke selectie van hun voorouders. Ze kunnen goed vliegen omdat hun voorouders in vroegere generaties net iets beter vlogen dan hun rivalen, die daardoor geen voorouders werden – en dus hun genen voor het slechtere vliegen niet konden doorgeven. Ik heb dat alles uitvoeriger uitgelegd in andere boeken, maar de vorige alinea en deze zijn hier voldoende voordat we nader ingaan op de vraag waar vliegen precies goed voor is. Dat varieert trouwens van soort tot soort, zoals we nu zullen zien.

Voor sommige vogels, zoals pauwen, is vliegen een grote inspanning; zij verheffen hun zware lichaam over een korte afstand in de lucht om aan roofdieren te ontkomen, waarna ze op veilige afstand weer landen. Vliegende vissen doen hetzelfde in zee. Het vliegen kan in deze gevallen worden beschouwd als een ondersteunde sprong. Veel vogels, niet alleen slechte vliegers als pauwen, gebruiken het vliegen om te ontsnappen aan roofdieren die aan de grond gebonden zijn. Maar er zijn er natuurlijk ook die wel kunnen vliegen. In de loop van de evolutie ontstaat er een soort wapenwedloop in de lucht. De prooien worden sneller om te kunnen ontsnappen, en de roofdieren worden op hun beurt ook sneller. De prooien ontwikkelen snelle uitwijkmanoeuvres, en roofdieren ontwikkelen tegenbewegingen. Een mooi voorbeeld hiervan is de wapenwedloop tussen ’s nachts vliegende motten en de vleermuizen die op ze jagen.

Vleermuizen vinden hun weg in het donker en gebruiken voor het jagen op hun prooi een zintuig dat wij ons nauwelijks voor kunnen stellen. Hun hersenen analyseren echo’s van hun eigen ultrasone (te hoog voor het menselijk gehoor) geluidspulsen. Als een vleermuis in de buurt van een mot komt, verhoogt hij de langzame basispulsen van tik… tik… tik… in het snelvuur rat-a-tat-tat en vervolgens in brrrrrrrrrrrrrr in de laatste fase van de aanval. Als we bedenken dat elke geluidspuls de wereld om de vleermuis heen scant, is het makkelijk te begrijpen dat een hogere scanfrequentie de accuratesse om de prooi te lokaliseren vergroot. In de loop van miljoenen jaren heeft de evolutie de echotechniek van vleermuizen geperfectioneerd, inclusief de geavanceerde hersensoftware die ervoor nodig was. Tegelijkertijd maakten de motten, de andere partij in de wapenwedloop, hun eigen slimme evolutie door. Zij ontwikkelden oren die exact afgesteld zijn op de ultrasone geluidspulsen van de krijsende vleermuizen en onbewuste, automatische ontwijktactieken die optreden zodra ze een vleermuis horen: draaien, wegduiken en heen en weer schieten. Op hun beurt reageerden de vleermuizen weer door snellere reflexen en behendiger vliegtechnieken te ontwikkelen. Wat er uiteindelijk op het toppunt van de wapenwedloop is ontstaan, lijkt op de legendarische luchtgevechten tussen de Spitfires en Messerschmitts in de Tweede Wereldoorlog. Het drama speelt zich ’s nachts af in wat ons volkomen stilte lijkt, omdat onze oren, anders dan die van de motten, doof zijn voor de ratelende machinegeweerpulsen van de vleermuizen. De oren van de motten zijn op weinig anders afgestemd. Vleermuizen zijn waarschijnlijk de belangrijkste reden waarom zij überhaupt oren hebben.

 Trouwens, motten zijn misschien ook behaard om zich tegen vleermuizen te beschermen. Geluidstechnici die de echo’s in een kamer willen beperken, bekleden muren met materiaal dat soortgelijke geluidsabsorberende eigenschappen heeft als de beharing van motten. Maar er zijn ook motten die nog een ingenieuze extra truc in huis hebben. Hun vleugels zijn bedekt met kleine gevorkte schubben die bij het ultrasone geluid van vleermuizen zodanig resoneren dat ze als een stealthbommenwerper ‘van de radar verdwijnen’. Sommige motten maken ook zelf ultrasone geluiden die er misschien toe dienen om de radar (eigenlijk sonar: enkel op geluid gericht) van de vleermuizen te ‘storen’. Een paar soorten motten gebruiken ultrasoon geluid om te baltsen.

Vogels die op de grond foerageren, vliegen om snel naar een volgend foerageergebied te gaan wanneer het huidige uitgeput raakt. Gieren en roofvogels gebruiken hun vleugels om vanaf grote hoogte in een uitgestrekt gebied naar voedsel te zoeken. Gieren doen dat van zeer grote hoogte. Hun prooi is al dood, zodat ze zich niet hoeven te haasten om die te vangen. Ze kunnen het zich dus veroorloven om heel hoog te stijgen en een enorm gebied af te speuren naar tekenen van, bijvoorbeeld, een slachtoffer van een leeuw. Vaak behoren ook andere gieren tot die veelzeggende tekenen. Als ze een karkas hebben gevonden, zweven ze naar beneden. Roofvogels als adelaars en haviken zoeken vanaf geringere hoogte levende prooien, waar ze vaak met grote snelheid op af duiken. Veel vissende vogels zoals sternen en jan-van-genten doen iets soortgelijks, door met grote snelheid in het water te duiken.

Jan-van-Genten speuren de open zee af op aanwijzing voor scholen vis, zoals een donkere vlek aan de oppervlakte of de aanwezigheid van andere vogels. Een compacte groep jan-van-genten, of een nauw verwante gentensoort, die vanuit de lucht met 100 kilometer per uur een school vissen aanvalt is een van de mooiste schouwspelen die het leven te bieden heeft. Hun meedogenloze blitzkrieg roept weer een ander beeld uit de Tweede Wereldoorlog op: de Stukaduikbommenwerpers met hun gillende ‘Bazuinen van Jericho’ of de Japanse kamikazevliegtuigen. Echter met dit verschil dat de jan-van-genten niet hun dood tegemoet razen. Althans gewoonlijk niet, hoewel ze bij een fout ingeschatte duik hun nek kunnen breken. Wel kan het levenslange duiken hun ogen op den duur steeds meer beschadigen, en slecht zicht kan een gent uiteindelijk het leven kosten. Je zou dus kunnen zeggen dat ze hun leven verkorten door al dat duiken. Maar ze zouden dat nog veel meer doen als ze niet doken, omdat ze in dat geval verhongeren. Jan-van-genten zijn buitengewoon gespecialiseerde duikers, en als ze die vaardigheid verliezen kunnen ze niet concurreren met andere vogels die aan de oppervlakte foerageren, zoals meeuwen.

 DE STUKA-DUIKBOMMENWERPERS VAN DE VOGELWERELD
Jan-van-genten en hun verwanten zijn de meester-vissers vanuit de lucht. Er is er hier maar één afgebeeld, maar een grote groep jan-van-genten die samen aan het duiken zijn is een schouwspel om nooit te vergeten.

 Trouwens, we hebben hier te maken met een interessant lesje in evolutietheorie, en een dat nog vaker in dit boek zal opduiken: de les van het compromis. Darwinistische natuurlijke selectie kan een dier ertoe brengen om zijn leven op hogere leeftijd te verkorten als hij daarmee zijn succes bij de voortplanting op jonge leeftijd vergroot. Zoals we zojuist gezien hebben, betekent ‘succes’ in de taal van Darwin dat je veel kopieën van je genen achterlaat voordat je sterft. De genen die een jan-van-gent ertoe aanzetten om efficiënter te vissen als hij jong is, slagen erin om de volgende generatie te bereiken, zelfs als ze er tegelijkertijd voor zorgen dat de oude vogel eerder sterft. Dit soort redenaties kan ons helpen te begrijpen waarom we oud worden, ook al duiken we niet naar vis. Wij erfden de genen van een lange reeks voorouders die goed waren in jong zijn. Maar oud zijn hoefden ze niet goed te kunnen: tegen die tijd hadden ze zich meestal al voortgeplant.

Jan-van-genten zijn snel, maar de kampioenen onder de duikbommenwerpers zijn de valken, die vogels in hun vlucht vangen. Tijdens een duikvlucht op een prooi kan een slechtvalk de verbijsterende snelheid van 320 kilometer per uur halen. De beste vorm om met zo’n hoge snelheid door de lucht te duiken is heel anders dan de beste vorm om op hoogte te vliegen en naar prooien te speuren. En dus vouwt een duikende slechtvalk zijn vleugels op als een jachtvliegtuig met zwenkvleugels. Deze reusachtige snelheid houdt problemen en gevaren in. De vogels zouden niet kunnen ademen zonder hun speciaal aangepaste neusgaten (waarvan de vorm gedeeltelijk gekopieerd is bij de straalmotoren van heel snelle vliegtuigen). Een onvoorziene botsing bij een zo hoge snelheid zou de vogel letterlijk de nek kunnen breken. Net als bij de jan-van-genten is er ongetwijfeld sprake van een compromis tussen de voordelen op de korte termijn voor het voortplantingssucces, en het nadelige risico van een korter leven.

Waar is vliegen verder nog goed voor? Richels op bergklippen zijn uitstekend geschikt om er te nestelen en te slapen, veilig voor roofdieren als vossen op de grond. Drieteenmeeuwen zijn gespecialiseerd in de bouw van nesten op zulke moeilijk toegankelijke richels dat roofdieren – zelfs andere vogels – ze bijzonder moeilijk aan kunnen vallen. Veel vogels maken veilige nesten in bomen. Vleugels maken het mogelijk om op een fantastisch snelle manier gras en ander nestmateriaal hoog in een boom mee te nemen, net als later het voer voor hun jongen. Veel bomen dragen fruit: voer voor toekans, papegaaien, talloze andere vogels en de grotere vleermuissoorten. Ook grotere en kleinere apen halen fruit hoog uit de boom door erin te klimmen, maar zelfs de handigste aap is geen partij voor een vogel bij een race door de takken. De meest atletische bomenklimmers zijn de gibbons, die de techniek van de brachiatie zodanig hebben geperfectioneerd dat ze bijna lijken te vliegen.