Vogelparadox opgelost: waarom emoes anders rennen dan wij

Vogels rennen eigenlijk heel raar. Waar de mens tijdens het rennen een moment heeft waarbij hij de grond niet raakt, hebben loopvogels bij lagere snelheden altijd contact met de grond, 'grounded running' heet dat. Deze beweging verbruikt op het eerste gezicht veel meer energie dan wanneer de renner loskomt van de grond. Dieren zijn over het algemeen geëvolueerd om zo duurzaam mogelijk met hun energie om te gaan. Als rennen op deze manier zo veel meer energie kost, waarom doen vogels dit dan? Dit heet de 'grounded running paradox'. Een onderzoeksteam van Naturalis Biodiversity Center en Universiteit Utrecht wilde deze paradox oplossen.

Vogelanatomie

Het lijkt misschien niet zo, maar vogels lopen gebukt. Wat wij vaak aanzien voor hun knie, is in werkelijkheid hun enkel. De knie- en heupgewrichten zijn meestal bedekt door veren en niet in één oogopslag zichtbaar. Daarnaast hebben ze hele lange pezen die werken als een soort elastieken. Wanneer een poot aan de grond staat, slaan de pezen energie op. Deze komt vrij wanneer de poten weer van de grond loskomen. Deze twee factoren zijn belangrijk voor de rentechniek van vogels. Om de grounded running paradox op te kunnen lossen, zou je het effect van de pezen en de gebukte houding moeten scheiden - maar dit kan niet bij een echte vogel.

Computersimulaties

Met computermodellen kun je dit onderscheid wél maken. Het team maakte natuurkundige modellen van emoes. Deze modellen leerden zij vervolgens lopen, met een optimalisatietechniek die ook wordt gebruikt in de lucht- en ruimtevaart: het model probeert te bewegen met zo min mogelijk energieverbruik en spieractivatie. Dat leverde soms grappige resultaten op, omdat de modellen bij niet optimale bewegingscoördinaties heel gek gingen lopen. Er kwam ook een belangrijk resultaat uit: grounded running is de meest optimale manier van lopen voor emoes, en vogels in het algemeen. Grounded running blijkt op bepaalde snelheden namelijk de meest energiezuinige rentechniek voor dieren die gehurkt lopen. 

Dino’s versus robots

Het oplossen van deze paradox vertelt ons ook iets over hoe dinosaurussen zich mogelijk bewogen. “Vogels hebben hun anatomie geërfd van hun dinosaurus-voorouders”, vertelt hoofdonderzoeker Pasha van Bijlert. “Dus de beste manier om iets over de beweging van dino’s van toen te leren, is door te kijken naar de dino’s van nu.” Dat is niet het enige wat we met deze informatie kunnen. “Grounded running is een stabielere en minder schokkerige manier van rennen. Robots die op twee benen lopen, rennen vaak als mensen. Technieken als grounded running zouden ook goed kunnen werken bij robots. Grounded running is energiezuinig en beter voor de apparatuur, dus misschien moeten we robots ook zo leren rennen", vult van Bijlert aan.

Om dit object in te laden dien je marketing-cookies te accepteren.

In deze video wordt het onderzoek uitgelegd (in het Engels) (Bron: Pasha van Bijlert)

Meer informatie

• Het artikel genaamd Muscle-controlled physics simulations of bird locomotion resolve the grounded running paradox is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances.

Tekst: Pasha van Bijlert en Jade Eversmann, Naturalis Biodiversity Center
Beeld: Pasha van Bijlert, Naturalis Biodiversity Center