Von Fledermäusen und anderen Sensoren

Fledermäuse sind nahezu weltweit verbreitet, sie kommen auf allen Kontinenten der Erde mit Ausnahme der Antarktis vor. Schon im 18. Jahrhundert entdeckte der italienische Naturforscher Lazzaro Spallanzani, dass Fledermäuse in absoluter Dunkelheit zwar ohne Augenlicht fliegen konnten, aber mit verschlossenen Ohren die Orientierung verloren. Den Grund für diesen unerwarteten Befund fand er zeitlebens nicht heraus, da er seine Versuchstiere nicht rufen hörte.

 Kurz vor dem Zweiten Weltkrieg gelang es dem US-amerikanischer Donald Griffin mit Hilfe eines neuentwickelten Ultraschallmikrofons, die Rufe von Fledermäusen hörbar zu machen.

Die Echoortung der Fledermäuse unterscheidet sich eigentlich gar nicht so sehr von unserer optischen Sichtweise: Während wir – wie die vielen anderen "Augentiere" auch – zur Orientierung Lichtwellen wahrnehmen, die von Objekten reflektiert werden, nehmen Fledermäuse und andere Tiere hauptsächlich zurückgeworfene Schallwellen wahr. Der entscheidende Unterschied liegt in den Quellen der Wellen: Während fast alle "Augentiere" das ständig und indirekt auch im Mondlicht verfügbare Sonnenlicht nutzen, also mit einem passiven System arbeiten, erzeugen manche "Ohrentiere" durch Rufen ihre Schallwellen selber, nutzen also ein aktives Orientierungssystem.

Schall breitet sich wellenförmig aus, seine Tonhöhe nimmt ab und wächst mit der Anzahl der Schwingungen pro Sekunde, der sogenannten Frequenz. Die Ortungsrufe der Fledermäuse sind sehr hochtonig, sie haben Frequenzen zwischen 15 kHz und 150 kHz, werden also überwiegend als sog. Ultraschall ausgestoßen. Da der Hörbereich des Menschen nur von 16 Hz bis 20.000 Hz (bzw. 20 kHz) reicht, kann er, ein gutes Gehör vorausgesetzt, nur die tiefsten Töne mancher Fledermausarten wahrnehmen – die meisten ihrer Ortungslaute hört er nicht. Andere Lebewesen mit feinerem Gehör, z. B. Hunde und Katzen, hören sie hingegen sehr wohl. Die Ultraschallfrequenzen ihrer Rufe haben also nicht den Zweck, die Fledermäuse für potentielle Beutegreifer unhörbar zu machen – Ultraschall ist vielmehr im Nahbereich das bessere Ortungssystem!

Schallwellen unterschiedlicher Frequenzen haben im selben Medium (z. B. Luft, Wasser) unterschiedliche physikalische Eigenschaften: Ganz tiefe Töne werden von der Luft nur wenig abgeschwächt und tragen deshalb sehr weit; unterhalb des menschlichen Hörbereichs werden sie Infraschall bezeichnet, der es etwa Elefanten ermöglicht, sich über viele Kilometer hinweg zu verständigen. Ultraschall hingegen wird stark atmosphärisch abgeschwächt, er verliert sich mit zunehmender Entfernung schnell, und das gilt bei Fledermäusen doppelt: erst von der Schallquelle (ihrem Kehlkopf bzw. ihrer Nase) zum Objekt (Hindernis, Insekt) und dann für das Echo vom Objekt zum Schallempfänger (Ohren). Ultraschallsender und -empfänger funktionieren also nur im Nahbereich, dort aber haben sie große Vorteile.

Dieses Prinzip nutzt auch Toposens, unser neuer Partner aus München. Auch bei Toposens wird Ultraschall emittiert und die rückläufigen Schallwellen werden mittels Algorithmen in 3D Punktwolken umgewandelt, für z. B. Kollisionsvermeidung von autonomen Autos. Ganz so wie bei Fledermäusen.

Quelle: www.fledermauskunde.de