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Hintergrund: Unter Wasser

Fische

  • Mensch unter Wasser (Quelle: picture-alliance / ASA) Mensch unter Wasser

Jeder kennt die Schwierigkeiten beim Hören unter Wasser. Tauchen wir im Schwimmbad mit dem Kopf unter die Wasseroberfläche, ist unser Hörvermögen sehr stark beeinträchtigt. Alle Geräusche hören sich sehr dumpf an, und Sprache ist kaum zu verstehen.

Unsere Ohren sind nicht für das Hören im Wasser gebaut, sondern haben sich im Laufe der Evolution an das Hören in der Luft angepasst. Unser Trommelfell kann leicht durch Luftschall in Schwingungen versetzt werden, unter Wasser jedoch wird das freie Schwingen gerade durch den Kontakt mit dem Wasser verhindert. Dieses Problem betrifft alle Landwirbeltiere.

  • Fisch im Korallenriff (Quelle: NOAA; OAR; National Undersea Research Program (NURP)) Fisch im Korallenriff
  • Hörstein (Quelle: Australian Antarctic Division 2006) Abbildung eines Hörsteins

Wie aber hören dann Fische? Oder können Fische gar nicht hören?

Dass Fische sehr wohl hören können, wurde bereits in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts bewiesen. Damals hat der Verhaltensforscher und spätere Nobelpreisträger Karl von Frisch einen Wels dressiert, auf einen Pfiff aus seiner Höhle zu kommen.

Fische sind im Wasser jedoch mit einem besonderen Problem konfrontiert. Die Dichte ihrer Körper unterscheidet sich nicht wesentlich von der des umgebenden Wassers. Schall, der durch das Wasser geleitet wird und auf einen Fischkörper trifft, versetzt einen Fisch daher genauso in Schwingung wie das umgebende Wasser selbst. Fische sind also gewissermaßen akustisch "durchsichtig". Fische benötigen daher zur Wahrnehmung der Schallwellen unter Wasser eine träge Masse mit einer höheren Dichte als Wasser. In ihren Ohren besitzen sie Kalkgebilde recht hoher Dichte, die so genannten Hörsteine.

Auftreffende Schallwellen versetzen den Fischkörper in Schwingung, jedoch nicht die träge Masse des Hörsteins. Der Fisch schwingt mit dem umgebenden Wasser, während der Hörstein seine Position aufgrund seiner Trägheit behält. Da der Hörstein mit den Haarsinneszellen des Innenohres verbunden ist, entsteht eine Bewegung zwischen den Haarsinneszellen und dem Hörstein. Dadurch entsteht ein Sinnesreiz.

Die Schwimmblase als Hörorgan

Die meisten Fische sind im Besitz einer gasgefüllten Schwimmblase, die dem Fischkörper Auftrieb verleiht. Aufgrund ihrer Gasfüllung hat diese Blase eine wesentlich geringere Dichte als Wasser und kann durch Schallwellen in Schwingung versetzt werden, ähnlich dem Trommelfell der Landwirbeltiere. Doch besitzen die meisten Fische keine Übertragungsmechanismen zwischen der Schwimmblase und dem weit von ihr entfernten Ohr.

Einige Arten jedoch, z. B. die Karpfenfische, Salmler und Welse, entwickelten in ihrer Stammesgeschichte eine Kette von Knöchelchen von der Schwimmblase zu den Innenohren. Sie leiten die Schwingungen der Schwimmblase direkt zum Ohr. Dadurch besitzen diese Fische ein wesentlich besseres Hörvermögen als solche ohne diese Einrichtung.

Grafik: Die Weberschen Knöchelchen verbinden Gehörorgan und Schwimmblase (Quelle: SWR)

Die Weberschen Knöchelchen verbinden Gehörorgan und Schwimmblase

Andere Fische kommen ohne verbindende Knöchelchen aus und benutzen stattdessen direkte Verbindungsgänge der Schwimmblase zu gasgefüllten Blasen direkt am Innenohr, um so ebenfalls ihre Hörfähigkeit zu verbessern. Heringe sind auf diese Weise sogar in der Lage Ultraschall wahrzunehmen, was sie vor einem ihrer Hauptfeinde, dem mit Ultraschall jagenden Delfin besser schützt.

Delfine

  • Delfin (Quelle: NOAA) Delfin

Unter den im Meer lebenden Säugetieren, verwenden die Zahnwale, vor allem Delfine, ein akustisches Echoortungssystem, um sich in ihrer Umgebung zu orientieren und um Beutetiere zu lokalisieren. Delfine verständigen sich auch mit Hilfe von akustischen Signalen. Verschiedene Pfeif- und Zischlaute werden mit Luftsäcken erzeugt, die sich am Nasengang in der Nähe des Blaslochs befinden. Normalerweise können wir diese Laute wahrnehmen, weil sie in den für uns hörbaren Frequenzbereich fallen.


Die Laute, die zur Orientierung und zur Jagd benutzt werden, sind dagegen im Ultraschallbereich angesiedelt. Auch sie werden mit Hilfe der Luftsäcke produziert, von der darüber liegenden Schädeldecke nach vorn reflektiert und von der sogenannten Melone gebündelt. Bei der Melone handelt es sich um eine Aufwölbung über der Schnauze, die mit einer fettartigen Substanz gefüllt ist und die typische "Stirn" des Delfins bildet.

Grafik: Schallerzeugung beim Delfin (Quelle: SWR)

Schallerzeugung beim Delfin

Mit Ultraschall jagen

Die so produzierten Schallwellen liegen im Frequenzbereich von 56.000 bis 120.000 Hz, sind für den Menschen also unhörbar. Treffen die Schallwellen auf ein Hindernis, werden sie reflektiert und vom Ohr des Delfins wahrgenommen. Aus der Laufzeit und den geringen Zeitunterschieden, mit denen die reflektierten Wellen das linke und das rechte Ohr erreichen, erhält der Delfin Informationen über die Richtung der Schallquelle und die Entfernung, die Größe und Art des schallgebenden Objekts.

Die Wahrnehmung des Schalls unterscheidet sich wesentlich von der Art, wie landlebende Säugetiere die Schallwellen wahrnehmen. Beim Delfin hat der Hammer keinen Kontakt zum Trommelfell. Stattdessen wird der Schall im hinteren Teil des Unterkiefers durch eine besonders dünne Stelle in der Kieferwand auf einen Ölkanal übertragen, der ihn an die Mittelohrkapsel weiterleitet. Durch das Vibrieren der gesamten Mittelohrkapsel wird der Schall schließlich über die Gehörknöchelchen auf das Innenohr übertragen.

Die Genauigkeit dieses Systems ist wie bei den Fledermäusen beeindruckend. Delfine können mit ihrem Echoortungssystem Dickenunterschiede bei Blechen von nur einem Millimeter wahrnehmen, wie man aus Verhaltensexperimenten weiß.

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