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Schreie im Dunkeln Echoortung im Ultraschall

Laut schreiend fliegen Fledermäuse durch die Nacht, um sich zu orientieren. Wir können diese Rufe nicht hören, da sie im Ultraschallbereich ertönen. Aber wir können sie hörbar machen.

Stand: 07.09.2017

Langohrfledermaus | Bild: picture-alliance/dpa

Jeder Ton, jedes Geräusch bewegt sich mittels Schallwellen durch den Raum. Treffen diese auf einen Gegenstand, werden sie als Echo zurückgeworfen und erlauben so die Ortung des Gegenstandes selbst. So funktioniert das Echolot in der Schifffahrt, und so funktioniert auch die Orientierung der Fledermaus.

Schreie im Dunkeln

So funktioniert die Echo-Ortung der Fledermaus.

Nur scheinbar lautlos flitzen Fledermäuse durch die Nacht. In Wirklichkeit brüllen sie in einem fort, manche sogar so laut wie ein startender Düsenjet. "Fledermäuse warten nicht, dass die Information zu ihnen kommt, sondern sie schaffen sich ihre Daten über die Umwelt selber, indem sie laut in die Nacht hinaus schreien," beschreibt es der Diplombiologe Matthias Hammer von der Koordinationsstelle für Fledermausschutz in Nordbayern.

Forschung zur Orientierung mit Ultraschall

Glasfassaden sind für Fledermäuse lebensgefährlich

Senkrechte Glasfassaden und andere glatte Flächen täuschen das Sinnessystem von Fledermäusen. Die Tiere knallen dagegen, weil sie meinen, freien Flug zu haben. "Die Echoortung wird hereingelegt", so Stefan Greif vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Pöcking-Seewiesen. Greif hatte immer wieder bemerkt, dass Fledermäuse gegen senkrecht stehende Metallplatten oder in freier Wildbahn gegen Infotafeln fliegen, obwohl ihr Echolot sie normalerweise sicher durch die Nacht leitet. In Laborversuchen untersuchte er das Phänomen.

Er schickte Exemplare des Großen Mausohrs durch einen Tunnel, bei dem drei Wände mit Filz belegt waren, die vierte war eine Metallplatte. Das Ergebnis: Von 21 Tieren kollidierten 19 mindestens einmal mit der Metallplatte, wenn diese senkrecht angebracht war. Mit anderen Flächen im Tunnel gab es keine Zusammenstöße. Auch wenn die Platte horizontal lag, flog kein Tier dagegen.

Der Grund für die Wahrnehmungsprobleme ist der Studie zufolge, dass Signale der Fledermaus an der glatten Fläche in einem anderen Winkel abprallen als sie aufkommen und somit nicht zurück zur Fledermaus gelangen. Erst wenn sie sich in einem gewissen Raum vor dem Hindernis befindet, nimmt sie den Schall aufgrund der Nähe trotzdem wahr. Dann kann es für ein Wendemanöver allerdings nach Beobachtung der Forscher schon zu spät sein.
Wie die Wissenschaftler in ihrer im Fachmagazin "Science" im September 2017 veröffentlichten Studie betonen, wurde keines der Testtiere verletzt. Die Studie zeige, "dass es wünschenswert wäre, dass in bedeutenden Fledermauslebensräumen, in ihren Flugkorridoren oder an Fressplätzen auf solche Flächen – etwa auf Infotafeln – künftig verzichtet wird", sagte Greif. Eine weitere Möglichkeit sei es, an solchen Hindernissen Ultraschallsignale für Fledermäuse auszusenden.

Extrem reaktionsschnell auf Beutejagd

Fledermäuse können kurz vor dem Fang Echoortungs-Signale wesentlich schneller umsetzen als der Mensch schauen kann. Das haben Neurobiologen der Münchner Ludwig-Maximilians-Universität herausgefunden. Dass Fledermäuse - wie Wale - in der Endphase der Jagd extrem schnell Ultraschall-Signale senden, war bereits bekannt. "Bisher war aber nicht klar, warum die Tiere das machen", sagte der Neurobiologe Lutz Wiegrebe. Über die sehr schnelle Echoabfolge werden Insekten sogar im Zickzackflug registriert.

Es schien bisher aber kaum vorstellbar, dass die Fledermaus diese Informationen noch verwerten und auf sie reagieren kann. "Man dachte, die Tiere würden die Informationen nicht mehr in Verhaltensreaktion umsetzen können", ergänzte Wiegrebe. "Wir konnten nun aber zeigen, dass das tatsächlich der Fall ist und sie sehr kurze Reaktionszeiten haben." Diese lägen bei 50 bis 100 Millisekunden. Die Pupillenbewegung beim Menschen funktioniert langsamer, mit Reaktionszeiten zwischen 200 und 300 Millisekunden. Die Studie der Münchner Wissenschaftler ist im März 2015 in der Fachzeitschrift "Proceedings" der US-Akademie der Wissenschaften (Pnas) erschienen.

Fledermäuse reagieren blitzschnell auf Geräusche

In lauter Umgebung sprechen Menschen gleich lauter und höher, um sich verständlich zu machen, denn eine höhere Stimme weckt eine größere Aufmerksamkeit. Dies ist in der Wissenschaft als Lombard-Effekt bekannt und wird beispielsweise bei Hörtests an Kleinkindern genutzt.

Tübinger Forscher haben 2013 das Ergebnis ihrer Untersuchung veröffentlicht, wie Fledermäuse, deren Hörsinn einen großen Frequenzbereich umfasst, diesen Effekt einsetzen. Die Tiere passen die Ultraschalllaute, mit denen sie sich orientieren, so schnell den Geräuschen in ihrer Umgebung an, dass diese Reaktion unmöglich bewusst gesteuert sein kann. Außerdem verändern sie die Lautstärke und die Tonhöhe ihrer Laute unabhängig voneinander. Bislang ging man davon aus, dass beides parallel abläuft. Offensichtlich gebe es eine direkte neuronale Verbindung zwischen dem Hören und dem Erzeugen von Stimmen, erläuterte der Tübinger Neurobiologe Steffen Hage. Womöglich könnten diese Erkenntnisse, Menschen mit Sprachstörungen helfen, so der Wissenschaftler.

Klimawandel wirkt sich auf Ultraschallortung aus

Wie die Ultraschallrufe übertragen werden, das hängt maßgeblich von der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur ab. In wärmerer Luft werden hohe Töne über kürzere und tiefe Töne über weitere Strecken übertragen. Deshalb könnte der Klimawandel den Fledermausarten einen Vorteil verschaffen, die mit eher tiefen Ultraschallrufen jagen: Sie können Beute in einem größeren Radius aufspüren. Tiere, die mit hochfrequenten Lauten auf Beutezug fliegen, werden dagegen benachteiligt, wenn die Lufttemperatur steigt. Das haben Forscher vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen im Jahr 2013 herausgefunden.

Damit das nicht passiert, müssten die Tiere in den gemäßigten Breiten ihre Frequenz um 14 kHz senken oder fast doppelt so laut rufen. Weil die meisten Fledermäuse lange Generationszeiten haben, können sie sich vielleicht nicht schnell genug anpassen. Durch den Klimawandel könnte sich so die Fledermauspopulation einer Region ändern - und damit auch die Zusammensetzung ihrer typischen Beutetiere.

Ultraschall - der lautlose Lärm

Doch da ihre Rufe im Ultraschallbereich ertönen, sind sie für uns nicht hörbar. Ultraschallwellen sind zu hoch für das menschliche Ohr. Doch Fledermäuse oder auch Wale und Delfine nehmen diese hochfrequenten Töne wahr und nutzen sie zur Orientierung und zum Auffinden ihrer Beute. Erst über technische Geräte, wie etwa den "Batdetektor", der in mancher Fledermausnacht vorgeführt wird, werden die Fledermausschreie für uns hörbar: Verlangsamt und "tiefergelegt" können wir die kurzen Pfiffe wahrnehmen, die in der Nacht erschallen.

Europas Fledermäuse am Ultraschall-Ruf erkennen

Fledermäuse sind nachtaktiv und entsprechend schwierig zu belauschen. Eine neue Software hilft Wissenschaftlern dabei, die verschiedenen Fledermaus-Arten anhand von zwölf typischen Ruf-Merkmalen zu identifizieren. Dafür benötigen sie eine Tonbandaufnahme der Ultraschall-Rufe und vergleichen diese mit dem akustischen Bestimmungsprogramm. Basis für das Online-Tool waren 1.350 ausgewählte Rufe von 34 europäischen Fledermausarten. Diese hatten die Forscher auf typische Merkmale hin analysiert. Ziel ist es, die Bestände der Bats erstmals europaweit zu erfassen.

Haftscheibenfledermäuse mit Megafon

Mit Haftscheiben festkleben

Einen besonderen Kommunikationstrick wendet eine Unterart der Haftscheibenfledermaus an, wie die Zoologinnen Gloriana Chaverri und Erin Gillam in den "Proceedings B" der britischen Royal Society im Oktober 2013 berichten: Diese Fledermausart verdankt ihren Namen speziellen Haftscheiben an den Füßen, mit denen sie sich an glatten Oberflächen festhält.

Megafon und Nachtquartier

Ihre Schlafplätze finden die winzigen Fledermäuse in neuen, noch trichterförmig eingerollten Blättern bestimmter Helikonien oder auch Bananen. Wie die beiden Zoologinnen aus Costa Rica und North Dakota zeigen konnten, werden die ausgestoßenen Töne durch die Trichter erheblich verstärkt und locken so die noch umherfliegenden Tiere an.

Information kommt nicht immer an

Das Megafon birgt allerdings auch ein Problem: Sowohl die ausgehenden wie auch die eingehenden Laute verändern sich in der Tonhöhe, weshalb die Nachrichten von innerhalb wie außerhalb der Blätter nicht immer die richtigen Empfänger erreichen. Vielleicht aber, so spekulieren Chaverri und Gillam, haben sich die Fledermäuse daran angepasst und erkennen Gruppenmitglieder trotzdem.


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