Wie funktioniert Echolokation?

Von Belugas über Fledermäuse bis zu Insekten und sogar Menschen: Zahlreiche Tiere nutzen Schallwellen, um sich zu orientieren oder die nächste Mahlzeit aufzuspüren.

Veröffentlicht am 11. Feb. 2021, 15:37 MEZ
Nördliche Glattdelfine

Nördliche Glattdelfine schwimmen knapp unter der Wasseroberfläche in der Nähe von British Columbia, Kanada. Die Echoortung ist eine logische Strategie im Meer, wo sich Schall fünfmal schneller ausbreitet als in der Luft.

Bild PAUL NICKLEN, NAT GEO IMAGE COLLECTION ANIMALSEXPLAINER

Die Echoortung ist das Sonarsystem der Natur: Ein Tier sendet eine Schallwelle aus, die an einem Objekt abprallt und ein Echo zurückwirft, das Informationen über die Entfernung und Größe des Objekts liefert.

Über tausend Arten nutzen dieses Biosonar, wie die Echoortung auch genannt wird, darunter die meisten Fledermäuse, alle Zahnwale und einige kleine Säugetiere. Viele von ihnen sind nachtaktiv, leben im Boden oder im Meer und verlassen sich auf die Echoortung, um in einer Umgebung mit wenig oder gar keinem Licht Nahrung zu finden. Tiere haben mehrere Methoden zur Echoortung, vom Vibrieren ihrer Kehle bis zum Flügelschlagen.

Fledermäuse überwintern in winzigen Iglus
In diesen Schneehöhlen in Japan erwartet uns eine Überraschung. Forscher haben herausgefunden, dass Fledermäuse tatsächlich unter der Schneedecke überwintern: Damit zählen sie neben Eisbären zu den einzigen bekannten Säugetieren, die das tun.

Vögel wie nachtaktive Fettschwalme und einige Salanganen, von denen manche in dunklen Höhlenumgebungen jagen, „produzieren kurze Klicks mit ihrer Syrinx, dem Stimmorgan der Vögel“, erklärt Kate Allen in einer E-Mail. Sie forscht als Postdoc-Stipendiatin in der Abteilung für Psychologische und Gehirnstudien an der John Hopkins University.

Manche Menschen können auch durch Zungenschnalzen echoorten – ein Verhalten, das nur wenige andere Tiere zeigen. Zu ihnen gehören Tenreks, ein spitzmausähnliches Tier aus Madagaskar, und der Vietnam-Zwergbilch, der praktisch blind ist.

Meister der Echoortung: Fledermäuse

Fledermäuse sind das ultimative Paradebeispiel für die Echoortung. Sie nutzen ihr eingebautes Sonar, um nachts fliegende Beutetiere zu verfolgen.

Die meisten Fledermäuse wie zum Beispiel die winzige Wasserfledermaus kontrahieren ihre Kehlkopfmuskeln, um Töne zu erzeugen, die über dem menschlichen Hörbereich liegen. Das sei quasi das Fledermaus-Äquivalent zu einem Schrei, sagt Allen.

Die Rufe von Fledermäusen variieren stark zwischen den einzelnen Arten, sodass sie ihre Stimmen von denen anderer Fledermäuse in der Nähe unterscheiden können. Ihre Rufe sind zudem speziell an ihre Umgebung und Beutetiere angepasst: Die Europäische Bulldoggfledermaus „flüstert“ beispielsweise in der Gegenwart von Motten, um nicht entdeckt zu werden.

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Einige Motten haben jedoch ihre eigenen Abwehrmechanismen gegen die Echoortung der Fledermäuse entwickelt. Bärenspinner biegen das Tymbalorgan auf beiden Seiten ihres Thorax’, um Klicks zu erzeugen, die das Fledermaus-Sonar stören und die Raubtiere in Schach halten.

Als erfahrene Echoorter können einige Fledermäuse sogar Objekte von der Breite eines menschlichen Haares ansteuern. Da Insekten immer in Bewegung sind, müssen die Fledermäuse ununterbrochen klicken und manchmal 190 Rufe pro Sekunde ausstoßen. Selbst bei solch schwieriger Beute können die Raubtiere jede Nacht die Hälfte ihres Gewichts an Insekten vertilgen.

Echolokation bei Fledermäusen

Bild TAYLOR MAGGIACOMO, NGM STAFF. SOURCES: COEN P. H. ELEMANS, SCIENCE, SEPTEMBER 2011; JAMIE LYNN PETERSON, JSCHOLARSHIP, MARCH 2020; NATIONAL PARK SERVICE

Blattnasen-Fledermäuse produzieren ihre Echoortungsrufe durch ihre großen, kompliziert gefalteten Nasen, die dabei helfen, zurückgeworfene Töne zu fokussieren. Einige Arten können auch ihre Ohrform rapide ändern, um eingehende Signale genau zu erfassen.

Einige wenige Flughunde wie der Kleine Langzungenflughund produzieren sogar durch ihren Flügelschlag Klickgeräusche, wie kürzlich entdeckt wurde.

Orientierung im Meer

Die Echolokation ist besonders im Meer eine logische Jagd- und Kommunikationsstrategie, wo sich der Schall fünfmal schneller ausbreitet als in der Luft.

Delfine und andere Zahnwale wie der Beluga nutzen für ihr Echolot spezielle fettgefüllte Säcke, die oben am Kopf in der Nähe des Blaslochs sitzen.

Ein weiteres fetthaltiges Organ in diesem Bereich, die sogenannte Melone, verringert den Widerstand für Schallwellen zwischen dem Körper des Delfins und dem Wasser, wodurch der Schall klarer wird, sagt Wu-Jung Lee, ein leitender Ozeanograph am Labor für Angewandte Physik der University of Washington.

Seltene Aufnahmen von Orkas bei der Jagd

Eine weitere Fettablagerung, die sich vom Unterkiefer des Wals bis zum Ohr erstreckt, verdeutlicht das Echo, das von Beutetieren wie Fischen oder Tintenfischen zurückkommt.

Gewöhnliche Schweinswale, eine bevorzugte Beute von Orcas, produzieren extrem schnelle, hochfrequente Echoortungsklicks, die ihre Jäger nicht hören können, wodurch sie unerkannt bleiben.

Die meisten Echolokationstöne von Meeressäugern sind für menschliche Ohren zu hoch, mit Ausnahme von Pottwalen, Orcas und einigen Delfinarten, fügt Lee hinzu.

Das andere Hören in einer lauten Welt

Neben der Jagd oder der Selbstverteidigung nutzen einige Tiere die Echoortung auch, um sich in ihrem Lebensraum zu orientieren.

Zum Beispiel nutzen amerikanische Große Braune Fledermäuse ihr Biosonar, um sich ihren Weg durch laute Umgebungen zu bahnen, beispielsweise Wälder, in denen zahlreiche andere Tierlaute zu hören sind.

Amazonasdelfine könnten ihre Echoortung auch nutzen, um sich um Äste und andere Hindernisse herum zu bewegen, die durch saisonale Überschwemmungen entstehen, sagt Lee.

Die meisten Menschen, die Echoortung nutzen, sind blind oder sehbehindert und nutzen diese Fähigkeit, um ihren täglichen Aktivitäten nachzugehen. Sie produzieren die Klickgeräusche über Zungenschnalzen oder mit Hilfe eines Gegenstandes wie beispielweise einem Stock und navigieren dann über das resultierende Echo. Gehirnscans von echoortenden Menschen zeigen, dass der Teil des Gehirns, der das Sehen verarbeitet, während dieses Prozesses eingesetzt wird.

„Gehirne mögen keine leerstehenden Immobilien“, sagt Allen. Es sei „metabolisch zu teuer“, Echoortung bei Menschen aufrechtzuerhalten, die sie nicht brauchen, weil sie sich visuell orientieren.

Dennoch ist der Mensch bemerkenswert anpassungsfähig, und die Forschung zeigt, dass wir uns mit Geduld die Echolokation selbst beibringen können.

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.

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