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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.

Daniela Albat
Stand: 21.09.2018

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers


Abschied vom Kerosin
Warum Elektromobilität auch beim Fliegen kommen wird

Der große Wandel
Kulturschub in der Bronzezeit

Zurück in die Antike
Eine Römerstraße als europäische Verbindungsachse

Die Vermessung des Glücks
Was ist Glück – und wie misst man es?

Plattentektonik und Erdbebenverteilung
Von Kontinenten, Drift und Konvektionsströmen

Vom Wild- zum Stubentiger
Die Anfänge der Katzendomestikation

Wie akut ist die Gefahr?
Auch ruhende Vulkane können ausbrechen

Lernfähige Algorithmen überall
KI-Systeme auf dem Vormarsch

Eine giftige Vorliebe
Hyperakkumulatoren stehen auf Schwermetalle

Das Dünge-Problem
Mineraldünger und seine Folgen

Weißes Gold
Im Zentrum der europäischen Porzellanherstellung

Unser zweites Gehirn
Was ist das Bauchgehirn?

Der Self-Made-Man
Vom Drucker zum Journalisten und Unternehmer

Unstete Verhältnisse
Auf den Maßstab kommt es an

Was ist Empathie?
Den Gedanken der anderen auf der Spur

In Bewegung bis heute
Die Entstehung und Entwicklung der Alpen

Am Anfang war das Plasma
Das Wesen des vierten Zustands

Lunare Renaissance
Warum wollen wir zurück zum Mond?

Bakterientötende Viren
Was sind Phagen?

Sehen und wahrnehmen
Wie die visuelle Wahrnehmung funktioniert

Parasiten als Marionettenspieler
Neuroparasiten entern Nervenbahnen und Gehirne ihrer Opfer

Die Spanier und das Gold
Wie der Mythos von El Dorado entstand

Das Urknall-Problem
Warum der Big Bang Fragen aufwirft

Von Element 63 bis ??
Zuwachs für das Periodensystem

Aus zwei mach eins
Wie macht man neue Elemente?

Die große Karambolage
Von der Plattentektonik geprägt

Die Flugtaxis kommen
Elektroantrieb bei Multicoptern und Senkrechtstartern

Die dritte Welle
Gene verraten Herkunft unserer Vorfahren

Wettlauf zum Mond
Pleiten, Pech und Pannen

Täuschen
Irrungen - Wirrungen

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