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Freitag, 29.07.2016
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Fledermäuse orten seitlich

Tiere wenden Gesetze der Sonarphysik an, um im Dunkeln Objekte zu lokalisieren

Am besten macht man sich bewegende Objekte mit einer Taschenlampe ausfindig, wenn man auf ihre Seite zielt, um den Gegenstand oder das Lebewesen am Rande des Lichtstrahls und nicht im Zentrum zu erfassen. Eine neue Studie israelischer Wissenschaftler enthüllt nun, dass Fledermäuse, die mit dem Strahl der Schallwelle „sehen“, ihre Strahlen ebenfalls seitlich aussenden, um das Objekt zu lokalisieren.
Fledermaus

Fledermaus

Dies ist offenbar auch für diese Tiere die effizienteste Strategie zum Aufstöbern von Objekten, schreiben die Forscher des Weizmann Instituts in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins „Science“.

Wie das Sonar eines U-Boots


Nachum Ulanovsky und Yossi Yovel aus dem Fachbereich für Neurobiologie am Weizmann Institut wissen, dass das Fledermaus-Sonar denselben physikalischen Gesetzen unterliegt wie das Sonar eines U-Boots: Die Fledermäuse - genau wie Schiffe - geben einen Ton ab und hören auf sein Echo, wobei sie Art und Ort der Objekte um sie herum durch die Veränderungen in den zurückreflektierten Schallwellen bestimmen können.

Aber es gibt dabei einen Konflikt zwischen der Erkennung und der Lokalisierung. Der Strahl ist im Zentrum am intensivsten und gibt die meisten Informationen zurück, was für die Erkennung gut ist. Aber eine genaue Lokalisierung lässt sich besser in der Schräglage bestimmen, wo die Intensität abfällt, während das Schallsignal sich ausbreitet und es dadurch leichter wird, die Bewegung über die gesamte Schallwelle hinweg zu verfolgen.


Schwarze Kugel als Trainingsobjekt


Doch sind Fledermäuse dazu imstande, die beste Echo-Ortungsstrategie auszuwählen? In Zusammenarbeit mit Professorin Cynthia Moss und Ben Falk von der University of Maryland trainierten Ulanovsky und Yovel Fledermäuse dazu, eine schwarze Kugel, die irgendwo in einem völlig dunklen Raum platziert ist, zu lokalisieren und auf ihr zu landen und dafür allein nur Echo-Ortung zu benutzen. Mehrere besondere Mikrofone an den Wänden dieses Raums verfolgten die Schallwellen der Fledermäuse, während zwei Infrarot-Videokameras ihre Flugmuster aufzeichneten.

Jede Menge Doppelklicks


Die ägyptischen Fruchtfledermäuse in Ulanovskys Labour produzierten ihre Signale in Doppelklicks. Die Forscher identifizierten ein Muster: Der erste Set der Doppelklicks wurden nach links und dann nach rechts ausgesandt und das nächste Set zuerst nach rechts und dann nach links. Während die Fledermäuse sich der Landung näherten, sandten sie ihre Schallstrahlen an die jeweils andere Seite der Kugel aus, genau dorthin, wo es gemäß der mathematischen Formel für Sonar-Ortung am effektivsten ist. Da sie die Kugel sehr leicht erkannten, konzentrierten sich die Tiere auf die Lokalisierung.

Um eine Situation zu testen, in der sowohl Erkennung als auch Lokalisierung notwendig war, installierten die Wissenschaftler anschließend eine große Platte hinter der Kugel, die das Echo der ausgesandten Schallwellen zu den Ohren der Fledermaus zurückwarf. Nun mussten sie das Echo der Kugel inmitten der widersprüchlichen Signale erkennen. Wenn die Fledermäuse sich jetzt ihrem Ziel näherten, begannen sie damit, ihre Suche einzuengen und sandten ihre Schallwellen mehr oder weniger direkt auf die Kugel.

„Abtasten des Abhangs“


Viele Arten der Sinnesempfindung von der Echo-Ortung bei Delphinen bis hin zum Schnüffeln bei Hunden und den menschlichen Augenbewegungen basieren auf einer Art aktiven Abtastens. Ulanovsky und Yovel glauben, dass das, was für die Fledermäuse am besten funktioniert, auch für andere Tiere nützlich ist: „ein Abtasten des Abhangs“ könnte für alle eine wichtige Rolle spielen.
(idw - Weizmann Institut, 05.02.2010 - DLO)