Wie orientieren sich Fledermäuse im Dunkeln? Echoortung erklärt

In der Dämmerung zickzackt eine Fledermaus über einen Teich und schnappt Mücken, die sie im Halbdunkel nie sehen könnte. Sie jagt mit Schall. Lange konnte niemand erklären, wie – bis Forschende begriffen, dass Fledermäuse in die Nacht rufen und auf die Antwort lauschen.

Eine Entdeckung, die 150 Jahre dauerte

In den 1790er-Jahren stellte der italienische Forscher Lazzaro Spallanzani fest, dass Fledermäuse mit verbundenen Augen weiterhin durch mit Drähten bespannte Räume flogen, Tiere mit verstopften Ohren aber anstießen. Er folgerte, dass sie sich irgendwie mit den Ohren orientieren – nur hörte niemand einen Laut.

Gelöst wurde das Rätsel Ende der 1930er- und in den 1940er-Jahren von Donald Griffin, damals Student in Harvard. Mit einem neuen Mikrofon für Ultraschall wies er die hohen Rufe nach und prägte den Begriff Echoortung (englisch echolocation).

So funktioniert Echoortung

Eine Fledermaus erzeugt kurze Rufe, meist im Kehlkopf, und stößt sie durch Maul oder Nase aus. Die meisten Rufe liegen im Ultraschall, etwa zwischen 20.000 und 120.000 Hertz, jenseits der menschlichen Hörgrenze von rund 20.000 Hertz. Manche Arten rufen noch höher.

Trifft ein Ruf auf ein Objekt, kehrt ein Teil als Echo zurück. Daraus gewinnt das Fledermausgehirn mehrere Informationen:

• Entfernung: Schall legt etwa 340 Meter pro Sekunde zurück; ein Echo nach 6 Millisekunden bedeutet ein Objekt in rund 1 Meter Abstand.
• Richtung: Das Echo erreicht beide Ohren minimal zeitversetzt und unterschiedlich laut.
• Größe und Oberfläche: Große Ziele werfen stärkere Echos zurück; ein schlagender Flügel lässt das Echo flackern.
• Bewegung: Fliegt ein Insekt auf die Fledermaus zu oder von ihr weg, verschiebt sich die Tonhöhe des Echos leicht – der Doppler-Effekt, der auch das Martinshorn eines vorbeifahrenden Krankenwagens verändert.

Hufeisennasen sind Spezialisten für den Doppler-Trick. Sie nutzen lange Rufe konstanter Tonhöhe und erkennen das winzige Flackern schlagender Insektenflügel.

Immer schneller: der Fang-Buzz

Echoortung hat ein eingebautes Problem: Die Fledermaus muss jedes Echo abwarten, bevor sie erneut ruft, sonst überlagern sich die Laute. Deshalb verändert sie ihre Rufe während der Jagd.

Beim Suchen ruft sie etwa 10-mal pro Sekunde. Hat sie Beute entdeckt, beschleunigt sie. Im letzten Moment vor dem Fang folgt eine rasante Rufserie, der Fang-Buzz, mit bis zu etwa 200 Rufen pro Sekunde.

2011 fanden Coen Elemans und Kollegen heraus, wie Fledermäuse das schaffen. Ihre Stimmmuskeln zählen zu den schnellsten bekannten Muskeln bei Säugetieren und können sich bis zu rund 200-mal pro Sekunde zusammenziehen und entspannen. Dennoch begrenzen gerade diese Muskeln die Geschwindigkeit des Buzz.

Laut, aber nicht für uns

Fledermausrufe können erstaunlich laut sein, bis zu etwa 140 Dezibel direkt vor dem Maul – so laut wie ein nahes Düsentriebwerk. Um sich nicht selbst taub zu machen, spannen viele Fledermäuse im Moment des Rufens winzige Muskeln im Mittelohr an, senken so kurz ihre Empfindlichkeit und entspannen sie rechtzeitig für das Echo.

Ein evolutionäres Wettrüsten mit Nachtfaltern

Nachtfalter sind beliebte Beute – und viele haben aufgerüstet. Zahlreiche Falter besitzen Ohren, die auf Fledermausfrequenzen abgestimmt sind. Hören sie eine ferne Fledermaus, drehen sie ab; ist sie sehr nah, stürzen sie, trudeln oder lassen sich fallen.

Manche Bärenspinner gehen weiter und erzeugen eigene Ultraschallklicks. Bei einigen Arten warnen sie vor schlechtem Geschmack, bei anderen scheinen sie im entscheidenden Moment das Sonar der Fledermaus zu stören. Manche Fledermäuse wiederum rufen in Frequenzen oder Lautstärken, die Falter schlecht hören.

Fledermäuse sind nicht blind

„Blind wie eine Fledermaus“ stimmt nicht. Alle Fledermäuse haben funktionierende Augen. Viele insektenfressende Arten nutzen das Sehen für die Fernorientierung, etwa am Horizont oder an Landmarken in der Dämmerung.

Von den rund 1.400 Fledermausarten orten die großen Flughunde Afrikas, Asiens und Australiens meist nicht mit dem Kehlkopf. Sie haben große Augen und eine ausgezeichnete Nase. Einige wenige, etwa der Nilflughund, erzeugen einfache Ortungsklicks mit der Zunge.

Kurz gesagt

• Die meisten Fledermäuse nutzen Echoortung: Ultraschallrufe aussenden und auf Echos lauschen.
• Echolaufzeit ergibt die Entfernung, Ohrunterschiede die Richtung, Tonhöhenänderungen die Bewegung.
• Beim Zugriff rufen sie im Fang-Buzz bis zu etwa 200-mal pro Sekunde, angetrieben von superschnellen Muskeln.
• Die Rufe erreichen rund 140 Dezibel, sind aber für uns zu hoch.
• Viele Nachtfalter haben Ohren und sogar sonarstörende Klicks entwickelt.
• Fledermäuse sind nicht blind; Flughunde verlassen sich vor allem auf Augen und Nase.