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Echoortung als Vorbild für Technik und mehr

Nach dem Fledermaus-Prinzip

Auch wenn die Echoortung der Fledermäuse in der modernen, vom Menschen geprägten Welt manchmal versagt: Sie ist ein geniales Patent der Natur. Dass die Tiere auch im Dunkeln sicher navigieren und zielgenau nach Beute schnappen können, faszinierte Forscher schon vor mehr als 200 Jahren. Konnten die pelzigen Flatterwesen womöglich noch in stockfinsterer Nacht winzige Helligkeitsunterschiede ausmachen? Oder besaßen sie gar eine Art siebten Sinn?

Dies herauszufinden, hatte sich der Italiener Lazzaro Spallanzani zum Ziel gesetzt. Dafür spannte er in seiner abgedunkelten Experimentierstube Seile mit kleinen Glocken auf. Ihr Bimmeln sollte verraten, wenn sich eine Fledermaus verflogen hatte. Doch all seine tierischen Probanden manövrierten geschickt um diese Hindernisse herum – sogar dann noch, als Spallanzani ihnen die Augen ausstach. Fledermäuse hingegen, denen er zusätzlich die Ohren mit Wachs versiegelte, fanden ihren Weg durch die Dunkelheit nicht mehr.

Unsere heutigen Sonarsysteme sind im Prinzip von der Fledermaus inspiriert. © NOAA/ gemeinfrei

Radar, Sonar und Co

Nach diesem brutalen Experiment war klar: Die Fledertiere sehen tatsächlich mit den Ohren – aber wie? Dieses Geheimnis offenbarte sich erst, als Wissenschaftler eines Tages eine Möglichkeit fanden, die von den Fledermäusen ausgesandten, aber für unsere Ohren nicht wahrnehmbaren Hochfrequenztöne zu detektieren und in hörbare Frequenzen umzuwandeln.

Seitdem hat sich der Mensch das Prinzip der Echoortung für zahlreiche Anwendungen zunutze gemacht: Er entwickelte Radargeräte, die mithilfe hochfrequenter Radiowellen metallische Gegenstände aufspüren können sowie Sonare, die Objekte unter Wasser orten und vermessen. Später kamen auch Varianten wie Lichtechoverfahren hinzu – beim sogenannten Lidar beispielsweise geben zurückgestreute Lasersignale Auskunft über Wolken und Staubteilchen in der Luft.

Von Einparkhilfe bis Blindenstock

Darüber hinaus diente die Fledermaus unter anderem bereits als Vorbild für Einparkhilfen, autonome Roboter und Hightech-Blindenstöcke mit Ultraschallsensoren. Abschauen lässt sich das Prinzip jedoch nicht nur für Geräte – einige blinde Menschen versuchen inzwischen gar selbst zur Fledermaus zu werden: Sie schnalzen und klicken beim Gehen mit der Zunge und erkennen anhand des reflektierten Schalls Hindernisse in ihrer Umgebung.

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Diese Klicksonar genannte Methode wurde in den 1990er Jahren von dem blinden Daniel Kish in Amerika populär gemacht. Inzwischen werden aber auch in Deutschland immer mehr Blinde in dieser anderen Art des Sehens ausgebildet – „Sehen“ trifft es dabei ziemlich genau, denn Wissenschaftler haben herausgefunden, dass bei echoortenden Blinden vor allem der visuelle Cortex aktiv ist: Dieser Bereich der Großhirnrinde ist normalerweise für die Verarbeitung der vom Auge aufgenommenen Reize zuständig.

Zusätzlich zum Stock hilft manchen Blinden die Klicksonar-Technik bei der Orientierung. © Andrey Popov/ istock

Menschliche Fledermäuse

Die Erfahrung zeigt, dass die Technik Blinde ein gutes Stück unabhängiger machen kann. Wie präzise aber ist sie? Ein Forscherteam um Lore Thaler von der University of Durham hat dies vor kurzem mit acht blinden Probanden untersucht. Sie alle waren in der Echoortung geübt – doch würden sie eine Holzscheibe mit einem Durchmesser von 17,5 Zentimetern in einem Meter Entfernung erkennen können?

Im Test platzierten die Wissenschaftler die Scheibe an unterschiedlichen Positionen im Umkreis der Versuchspersonen. Bei der Hälfte der Versuche war keine Scheibe vorhanden. Das Ergebnis: Die Probanden lokalisierten die Scheibe zu mehr als 95 Prozent korrekt, wenn sie sich direkt vor ihnen, schräg vorne oder seitlich von ihnen befand. Stand die Scheibe schräg hinter ihnen, lag die Trefferquote noch bei 80 Prozent. Nur wenn sie sich genau hinter ihnen befand, lag die Erfolgsquote der Blinden nicht höher als bei Zufallstreffern.

Übrigens: Auch Sehende können die Echoortung nach Fledermaus-Prinzip lernen. Ein Experiment an der Universität München ergab, dass die Probanden schon nach wenig Training erstaunlich gut einschätzen konnten, wie groß der sie umgebende Raum war. Allerdings: Im Unterschied zu Blinden aktivierte diese Art der Navigation bei ihnen nicht den visuellen Cortex.

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Daniela Albat
Stand: 21.09.2018

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers


Weißes Gold
Im Zentrum der europäischen Porzellanherstellung

Unstete Verhältnisse
Auf den Maßstab kommt es an

Bakterientötende Viren
Was sind Phagen?

Schwimmen, Schweben und Kriechen
Wie Bakterien ungünstigen Bedingungen ausweichen

Flecken in Bakterienkulturen
Die Entdeckung der Phagen

Die große Karambolage
Von der Plattentektonik geprägt

Wettlauf zum Mond
Pleiten, Pech und Pannen

Überleben durch Vielseitigkeit
Alternative Stoffwechselwege

Hoffnung gegen Superkeime
Warum Phagen die neuen Antibiotika werden könnten

Der Atem des Vulkanismus
Vom unterirdischen Feuer geprägt

Die Entscheidung
Wie Apollo 8 zur Mondmission wurde

Die mit den Ohren sehen
Willkommen in der Welt der Fledermäuse

Flexibilität ist Trumpf
Wie eine scheinbare Energieverschwendung beim Überleben hilft

Kommt die Phagentherapie?
Der Stand der Dinge in Deutschland und Europa

Problematischer Fleischhunger
Fleischproduktion bringt die Erde an ihre Grenzen

Metallene Schätze
Goldrausch und Silberboom

Abschied von der Erde
Die ersten Menschen verlassen den Erdorbit

Am Ziel
Anflug zum Mond

"Fiebermessen" auf dem Mars
Das Experiment HP3: Maulwurf und Thermometer zugleich

Nützlich - aber bedroht
Fledermäuse in Bedrängnis

Kluge Vorratshaltung
Die Speichertricks der Mikroben

Vorstoß in die Tiefe
Die senkrechteste Tiefbohrung der Erde

Earthrise
Ein berühmtes Foto und die Schöpfungsgeschichte

Nach dem Fledermaus-Prinzip
Echoortung als Vorbild für Technik und mehr

Einfach aussitzen
Die Ausbildung von Dauerformen

Schnitzel ohne Fleisch
Pflanzliche Alternativen von Soja bis Lupine

Zurück zur Erde
Bange Minuten hinter dem Mond

Blutsaugende Nachtgestalten?
Was Fledermäuse mit Vampiren zu tun haben

Bakterien sind überall
Anpassung machts möglich

Ein "unmöglicher" Burger
Blutiges Pflanzenhack für echte Fleischfans

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