Echoorientierung

Echoorientierung, akustisches Orientierungsverfahren mit Hilfe der Echos selbst produzierter Schallwellen. Echoorientierung wird beispielsweise von Delphinen und anderen Walen sowie Fledertieren genutzt.

Die von Tieren zur Echoorientierung genutzten Laute liegen in der Regel im Frequenzbereich des Ultraschalls, sind also für den Hörbereich des Menschen zumeist zu hoch; Lautanteile mit relativ niedriger Frequenz können jedoch in den Hörbereich des Menschen hineinreichen. Das ortende Tier orientiert sich wie beim Echolot sowie in der Radar- und Sonartechnik anhand der Reflexion ausgesandter Schallwellen. Das eintreffende Echo und die Zeitdauer zwischen dem Aussenden und Empfangen der Wellen liefert dem Tier zunächst Informationen darüber, ob sich in der angepeilten Richtung ein Objekt (etwa ein Beutetier) befindet und wie weit dieses entfernt ist. Ist das Objekt erfasst, kann das ortende Tier durch fortgesetztes Senden und Empfangen seiner Laute laufend dessen Position relativ zu der eigenen neu ermitteln.

Hochfrequente Ultraschallwellen erlauben es wegen der geringen Wellenlängen zudem, nicht nur die Entfernung und Richtung, sondern auch die Größe, Form und Oberflächenstruktur des reflektierenden Objekts zu ermitteln. Schweinswale können auch die Dichte eines Objekts bestimmen; Große Tümmler sind sogar in der Lage, mittels Echoorientierung Beute aufzuspüren, die sich im Sand oder Schlamm eingegraben hat. Eine Störung der Echoorientierung von Walen aufgrund äußerer Einflüsse wie militärischer Sonartests ist möglicherweise eine der Ursachen dafür, dass diese Tiere gelegentlich orientierungslos stranden und dann meist verenden.

Die meisten Erkenntnisse über die Echoorientierung der Wale stammen aus der Forschung an Großen Tümmlern, der am weitesten verbreiteten Delphinart. Die Tümmler produzieren wahrscheinlich im Bereich ihres oberen Nasenganges Serien von Klicklauten, die von einem lipidhaltigen, im Stirnbereich liegenden Organ (der Melone) fokussiert und abgestrahlt werden. Ankommende Schallwellen fangen Delphine und andere Zahnwale direkt mit dem Unterkiefer auf, von wo die Wellen über lipidhaltige Kanäle ins Mittelohr weitergeleitet werden. Man vermutet, dass die schnabelartig verlängerten Kiefer von Delphinen und einigen Zahnwalen Anpassungen an eine bessere Echoorientierung darstellen.

Die Rufe von Fledermäusen, deren Echoorientierung sehr gut aufgeklärt ist, werden im Kehlkopf erzeugt, über Maul oder Nase ausgesandt und als Echo mit den Ohren wieder aufgefangen. Die Ultraschallwellen mit einer Frequenz von bis zu 160 Kilohertz (160 000 Schwingungen pro Sekunde) machen wegen ihrer minimalen Wellenlängen ein extrem hohes räumliches Auflösungsvermögen möglich. Manche Fledermausarten können deshalb Fäden mit Durchmessern von weniger als einem Zehntelmillimeter orten. Fledermäuse besitzen besonders leistungsfähige Hörorgane und hochempfindliche, sehr spezifische und rasch neu erregbare Nervenzellen zur Weiterleitung der akustischen Reize sowie gut ausgebildete Hörzentren im Mittel- und Großhirn. Auch manche Spitzmäuse nutzen eine einfache Form von Echoorientierung.

Echoorientierung ist nicht auf im Meer lebende und nachtaktive Säugetiere beschränkt: Auch manche Höhlen bewohnende Vogelarten, wie etwa die Fettschwalme oder die zu den Seglern gehörenden Salanganen, orientieren sich in völliger Dunkelheit auf diese Weise; ihre Laute liegen in dem auch für Menschen wahrnehmbaren Frequenzbereich.