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Wie Fledermäuse die Welt sehen
Wir Augentiere konstruieren aus den Licht-Reflexionen der Oberflächen unsere Welt.
Fledermäuse brauchen keine Augen, sie nehmen die Schall-Reflexionen der Oberflächen wahr und
konstruieren daraus ihr „Welt-Bild” - handlungsrelevante Informationen über die Objekte ihrer Welt
2017
„Kann man mit den Ohren sehen?“ wunderte sich der italienische Naturforscher und Bischof von Padua, Lazzaro Spallanzani(1729-1799). Wir Augentiere konstruieren aus den Licht-Reflexionen der Oberflächen unserer Welt der Gegenstände. Das daraus gewonnene Welt-Bild scheint uns so selbst-verständlich und selbst-erklärend, dass es uns unvorstellbar erscheint, wie sich Lebewesen ohne das Licht orientieren und ihr „Welt-Bild“ konstruieren können. Spallanzani verstopfte seinen armen Fledermäusen zum Nachweis seiner unglaublichen Beobachtung die Ohren.
Erst in den 1930er Jahren konnten für Menschen unhörbaren Ultraschalllaute von Fledermäusen mit Schalldetektoren für Hochfrequenztöne aufgezeichnet werden.
Für den Menschen sind die Augen das wichtigste Sinnesorgan der Orientierung. Je komplexer die kulturelle Umwelt wird, umso mehr gelten Menschen ohne intakten Augensinn als „sehbehindert“. Vor diesem Hintergrund sind die Fledermäuse interessant, also Säugetiere, die Augen besitzen, sich aber als nachtaktive Jäger über ihre Ohren orientieren und nur einen äußerst schwachen Sehsinn haben.
Bayerische Fransenfledermaus: Durch die Zahnlücke kann sie ihre Echo-Laute ausstoßen – auch bei „vollem Mund“
Es gibt unzählige Arten von Fledermäusen, allein 40 in Europa, die auf verschiedene Nahrungsnischen spezialisiert sind. Die europäischen Arten fressen hauptsächlich Insekten und Spinnen, in den Tropen gibt es auch froschfressende Fledermäuse oder sogar Fischjäger. Berüchtigt sind die blutsaugenden Fledermaus-„Vampire“.
Wimperfledermäuse erzeugen mit ihren frequenzmodulierten Ortungssignalen ein präzises Hörbild mit hoher Raumauflösung. Sie können eine Spinne, die an ihrem Faden einige Zentimeter vor dem Laubwerk hängt, akustisch vom Bodenecho unterscheiden. Viele Fledermäuse hören auch auf Geräusche, die von krabbelnder Beute ausgehen.
Während viele Fledermausarten sich in einem Terrain von 20-40 Kilometern „auskennen“, bringen die Abendsegler-Weibchen ihre Jungen in Nordosteuropa zur Welt, wo die Sommer insektenreicher sind. Wenn dort der erste Schnee fällt, kommen sie zurück nach Mittel- und Südeuropa. Nach Balz und Paarung im Herbst gehen sie in Winterschlaf. Aus Versteinerungen in der Grube Messel bei Darmstadt wird gefolgert, dass es Fledermäuse in der heute bekannten Form schon seit ca. 60 Millionen Jahren, also kurz nach dem Aussterben der letzten Dinosaurier, gab. (1)
Akustische mentale Räume oder:
Wie repräsentiert das Fledermaus-Gehirn die Welt?
Die natürliche Umwelt der Fledermäuse besteht zu einem guten Teil aus instabilen, kompliziert gebauten Gebilden - etwa Bäumen. Aus Tausenden von Reflexionen müssen sie sich ein „Bild“ komplexe Objekten in ihrer Flugbahn machen. Sie können Laub- von Nadelbäumen unterscheiden. Die Echos sind nicht stabil – nicht nur die fliegende Fledermaus verändert ihre Position, auch die bewegte Natur reflektiert mit verändertem Beobachtungswinkel. Zudem müssen Fledermäuse die sozialen Rufe von Artgenossen von den Geräuschen andere Tieren und vom Umgebungslärm trennen. Wie schwierig das ist, kennen Menschen von Cocktail-Partys. Mit einer „auditorischen“ Szenenanalyse müssen sie sich überlagernde akustische Signale nach ihren räumlichen Quellen sortieren und zeitlich aufeinander beziehen. Die Fledermaus „leuchtet“ geradezu eine Szene aktiv aus, um aus verschiedenen Echos auf die Natur der Gegenstände zu schließen. Fledermäuse verschieben ihren sonaren „Blick“, um nahe beieinander liegende Objekte mit ihren Echos zu untersuchen und regelrecht „auszuleuchten“. Die menschlichen Augenbewegungen vollziehen sich in ähnlicher Weise in der Form des aktiven Abtastens.
Da Fledermäuse oft in Gruppen jagen, müssen sie ihre eigenen Echos von denen ihrer Gruppe unterscheiden. Es gibt Situationen, in denen eine Fledermaus gar keine Schreie ausstoßen – und sich ganz auf die Echos ihrer Gruppe verlassen.
Schon das Innenohr von Fledermäusen ist im Vergleich zu anderen Kleinsäugern geradezu riesig. Das Fledermaus-Gehirn muss große Kapazitäten für die Verrechnung der Echo-Signale haben - in der Hörrinde und dem Mittelhirn nimmt die Weiterverarbeitung der Tonfrequenzen breiten Raum ein.
Die Nervenzellen der Fledermäuse müssen die Signale „räumlich“ zuordnen, damit sie sich im dem Raum bewegen können, der sich für den Menschen „dreidimensional“ darstellt. Im Fledermaus-Gehirn wird die bekannte Umgebung in spezialisierten Nervenzellen abgebildet. Jede dieser Zellen ist für ein bestimmtes Areal zuständig und wird aktiv, wenn sich die Fledermaus in diesem Gebiet befindet. Ein Netzwerk solcher Zellen bildet ein virtuelles hexagonales Gitter wie eine Landkarte im Gehirn, auf der sich die eigene Position im Raum bestimmen lässt. Während für die menschliche Orientierung eine zweidimensionale Landkarte meist ausreicht, ist für Fledermäuse eine dreidimensionale Orientierung überlebenswichtig. Für die Entdeckung dieser spezialisierten „Ortszellen“ erhielt der Neurowissenschaftler John O'Keefe im Jahre 2014 den Nobelpreis.
Nach Forschungen an ägyptischen Fruchtfledermäusen „erinnern“ sich Fledermäuse an einzelne Nahrungsquellen, etwa fruchttragende Bäume, und legen kilometerweite Strecken zurück, um aus ihren Höhlen jeden Abend forthin zu gelangen. Offenbar orientieren sie sich dabei an markanten visuellen Informationen – an Formen der Landschaft und Ortslichtern. Erstaunlicherweise können solche Ortserinnerungen den Winterschlaf überdauern, wie Experimente gezeigt haben, in dem Mausohrfledermäuse nach dem Winterschlaf die Nahrungsstellen in einem künstlichen Labyrinth mühelos wiederfanden.
Die olfaktorische Schönheit der Paarungs-Partner
Die tropische „Große Sackflügelfledermaus“ lebt in Kolonien von bis zu 40 Tieren. Innerhalb der Kolonie verteidigt ein Männchen ein Territorium, in dem zwei bis acht Weibchen leben können. Aber die Männchen sind deutlich kleiner als die Weibchen, sie können eine Kopulation nicht erzwingen: Die Weibchen suchen sich ihre Paarungspartner aus. Entscheidend scheint dabei zu sein, dass der Eigengeruch auf einen großen genetischen Unterschied schließen lässt. Die Männchen bringen ihren Duft durch ein spezielles Balzritual ins Spiel, sie fliegen zu einer am Baum hängenden „Angebeteten“ und schwirren im Rüttelflug zwei bis vier Sekunden vor ihr in der Luft. Dabei fächern sie dem Weibchen ihren Geruch zu – einen streng riechenden „Duft“ aus Urin, Spucke und Penissekreten.
Fledermaus-Weibchen sind durchaus wählerisch bei der Paarung und können bei Gelegenheit „fremd gehen“. Fledermaus-Junge geben sich mit einem speziellen Erkennungs-Laut ihrem Harems-Vater zu erkennen – offensichtlich sind diese Laute nicht ererbt, sondern werden auch von „fremden“ Vätern erlernt. Fledermäuse gehören damit zu den wenigen Säugetier-Arten, die Laute „lernen“ können. Nicht einmal Schimpansen können das.
Wie ist es, eine Fledermaus zu sein?
Der US-amerikanische Philosoph Thomas Nagel hat 1974 unter der Frage „Wie ist es, eine Fledermaus zu sein?“ die philosophische Frage erörtert, wie begrenzt die biologischen Erklärungen der Sinneswahrnehmungen sind („What is it like to be a bat?”). Was eine Fledermaus wirklich wahr-nimmt und wie sie die Welt wahrnimmt, das können wir uns nicht vorstellen und das können uns die Biologen nicht erklären. „Es wird nicht helfen sich vorzustellen, dass man Flughäute an den Armen hätte, die einen befähigen, bei Einbruch der Dunkelheit und im Morgengrauen herumzufliegen, während man selbst mit dem Mund Insekten finge; dass man ein schwaches Sehvermögen hätte und die Umwelt mit einem System reflektierter akustischer Signale aus Hochfrequenzbereichen wahrnähme; und dass man den Tag an den Füßen nach unten hängend in einer Dachkammer verbrächte. Insoweit ich mir dies vorstellen kann (was nicht sehr weit ist), sagt es mir nur, wie es für mich wäre, mich so zu verhalten, wie sich eine Fledermaus verhält. Das aber ist nicht die Frage. Ich möchte wissen, wie es für eine Fledermaus ist, eine Fledermaus zu sein.“
Anm.: 1) Für Biologen sind die Fledermäuse mit ihren außerordentlichen Sinnes-Aktivitäten besondere Studienobjekte. So zeigen die Ultraschall-Laute der Fledermäuse Lautstärken von bis zu 140 Dezibel – sogar Presslufthämmer haben weniger. Ein spezieller Mechanismus der Mittelohrmuskulatur sorgt dafür, dass die Empfindlichkeit ihres Hörsystems in dem Moment, in dem sie einen Ruf ausstoßen, herabgesetzt ist.
Wenn eine Fledermaus ein fliegendes Insekt jagt, stößt sie mit Muskeln im Kehlkopf fortwährend Ultraschallrufe aus, um es zu lokalisieren. Je näher sie ihrer Beute kommt, desto häufiger ruft sie – bis zu 200 Peillauten pro Sekunde. Fledermäuse können dabei den nächsten Laut immer erst ausstoßen, wenn das Echo des vorigen verarbeitet ist. Die Reichweite ihres Echolots beträgt aber nicht mehr als zehn Meter – die Echo-Kaskaden aus größerer Entfernung sind kaum zu schwer identifizieren.
Meist können Fledermäuse nur einen Bereich von bis zu etwa sechs Metern akustisch „scannen“. In der kurzen Reichweite ist das akustische Verfahren für Details aber präziser: Licht ist zwar schneller als Schall, aber die Augen arbeiten wesentlich langsamer als die Ohren. Das Fünfzig-Hertz-Flackern einer Neonröhre kann ein menschliches Auge nicht „sehen“, aber wenn man fünfzig Mal pro Sekunde einen Schall an- und ausschaltet, hört selbst der Mensch diese Fluktuation sehr deutlich.
Für Insekten jagende Fledermäuse haben die Beutetiere typische Echo-Klangbilder: Sowohl die Oberflächenstruktur als auch Größe und Lage von Körperplatten der Insekten erzeugen spezielle Reflexions-Strukturen, an denen die Fledermäuse die Art der Beute erkennen.
Die permanenten Ortungsschreie kosten allerdings Energie, die Schallwellen müssen aktiv erzeugt werden. Im Unterschied dazu „wartet“ der Sehsinn nur darauf, dass Lichtwellen ins Auge fallen.
Ihre eigene Fluggeschwindigkeit messen Fledermäuse mit Hilfe von Härchen auf den Flügeln. Fledermäuse senken in Ruhephasen ihre Körpertemperatur beinahe auf die Umgebungstemperatur herab – im Winterschlaf auf unter 10 Grad.
Trotz ihres kleinen Gehirnvolumens leben viele Fledermaus-Arten in einem komplexen Sozialgefüge und jedes Tier hat langfristige und stabile soziale Beziehungen. Das Sozialgefüge von Fledermauskolonien ist durchaus vergleichbar mit dem von Elefanten oder Delfinen. Die Männchen der südamerikanischen „Großen Braunen Fledermaus“ können einen speziellen Ultraschallruf ausrufen, der mitjagenden Tieren signalisiert, dass sie Anspruch auf eine bestimmte Beute erheben.
 Bei den „Vampir“-Fledermäusen gibt es Altruisten - Tiere, die bei der Jagd erfolgreich waren, geben erfolglosen Artgenossen unter bestimmten Umständen etwas von ihrer Blutbeute ab. Dieser Altruismus umfasst nicht die gesamte Kolonie, sondern verwandte Tiere und „befreundete“ Tiere, etwa die, die regelmäßig nebeneinander an den Schlafplätzen hängen. Wie Gerald Carter vom Tropical Research Institute in Panama beobachtet hat, weigern sich manche Tiere, Artgenossen zu füttern, die ihnen zuvor nichts abgegeben hatten. Offenbar haben sie ein Gedächtnis für „reziproken Altruismus“.
Vampir-Fledermaus
„Desmodus rotundus”
Wenn sich Menschen auf die akustische Wahrnehmung konzentrieren, können sie übrigens ihre Echo-Ortungsfähigkeit deutlich verbessern.
Zum Augensinn siehe auch
Wunder des Sehens M-G-Link und
Was wir sehen - Texte zur Kultur und Kulturgeschichte der Bilder M-G-Link
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