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Ein dänisch-deutsches Forschungsteam entschlüsselte nach einem Jahrzehnt Arbeit wie Zahnwale die Klicks erzeugen, anhand derer sie ihre schnell schwimmende Beute in den dunklen Tiefen orten und fangen. Die Studie zeigt, dass Orcas, Delphine, Narwale und andere im Laufe der Evolution eine Struktur in ihrer Nase entwickelten, durch die sie Luft pressen, was die Klicklaute entstehen lässt.
Zahnwale, zu denen auch die in der Arktis beheimateten Belugas und Narwale sowie die in arktischen und antarktischen Gewässern vertretenen Orcas, einige Schnabelwale und Delfine gehören, finden ihre Beute meist in Wassertiefen, in die kaum oder gar kein Licht mehr durchdringt. Daher müssen sie sich bei der Jagd auf ihre Echoortung verlassen. Die Klicks, die die Wale zur Lokalisation ihrer Beute aussenden, ist fast wie der fokussierte Strahl einer Taschenlampe. So beschreibt es der Stimmforscher Coen Elemans, Professor an der Universität von Süddänemark und Leiter der Studie, gegenüber NPR.
Bislang war allerdings nicht klar, wie die Wale diese Klicks in mehreren hundert oder gar tausend Metern Tiefe unter dem hohen Wasserdruck erzeugen. Mit Ausdauer und speziell entwickelter Technik hat es das Team geschafft, dieses lang gehütete Geheimnis zu lüften. Dabei behilflich waren ihnen trainierte Delfine im holländischen Delfinarium Harderwijk und auch frei lebende Schweinswale. Ihre Erkenntnisse treffen sehr wahrscheinlich auf alle Zahnwale zu.
Das Team konnte zeigen, dass Zahnwale in der Nase eine luftgesteuerte Schallquelle — die phonischen Lippen — entwickelten, die physikalisch gesehen analog zur Lauterzeugung im Kehlkopf bei Säugetieren und im Stimmkopf bei Vögeln funktioniert.
Dank der phonischen Lippen können die Wale auch in großen Wassertiefen ihr stimmliches Repertoire voll nutzen, das — wie auch bei uns Menschen — aus mindestens drei Stimmregistern besteht: 1. das Schnarrregister, das die tiefsten Töne erzeugt; 2. das Bruststimmregister, das beim Menschen die normale Sprechstimme ist; und 3. das Falsett, der höchste Bereich der Stimme.
Den Studienergebnissen zufolge verwenden Zahnwale zur Erzeugung der Echoortungsklicks die tiefste Stimmlage, das Schnarrregister. Dies fand das Team nur mithilfe von Hochgeschwindigkeitsvideos heraus, die mit Endoskopen aufgenommen wurden. «Während der Lauterzeugung sind die phonischen Lippen nur sehr kurz geöffnet, so dass nur sehr wenig Atemluft benötigt wird, um diese Stimmlage zu nutzen», beschreibt Elemans.
«Und dieses Sparen von Luft macht es besonders ideal für die Echoortung», sagt Professor Peter Madsen, Walbiologe an der Universität Aarhus in Dänemark und Erstautor der Studie. «Bei tiefen Tauchgängen wird die gesamte Luft auf einen winzigen Bruchteil des Volumens an der Oberfläche komprimiert.» Madsen ergänzt, dass die Lauterzeugung mit dem Schnarrregister den Walen Zugang zu den reichhaltigsten Nahrungsnischen der Erde ermöglicht: der Tiefsee.
«Die Evolution hat es von der Luftröhre in die Nase verlagert, was einen viel höheren Druck ermöglicht – bis zum Fünffachen dessen, was ein Trompeter erzeugen kann – ohne das Lungengewebe zu schädigen», erklärt Madsen. «Dieser hohe Antriebsdruck ermöglicht es Zahnwalen, die lautesten Töne aller Tiere auf der Erde zu erzeugen», fügt Elemans hinzu.
Tauchen die Wale tiefer als 100 Meter, kollabieren ihre Lungen, um die Druckkrankheit zu vermeiden. Sie stehen dann für die Luftversorgung nicht mehr zur Verfügung. Dadurch entsteht ein kleiner Luftraum, der ausreichend ist, um Echoortungsklicks auch in großen Tiefen von bis zu 2000 Metern zu erzeugen.
Bei der Echoortung erhöhen die Wale den Druck in ihrer knöchernen Nase und lassen die Luft an den phonischen Lippen vorbeiströmen, die ähnlich wie menschliche Stimmlippen vibrieren. Durch die Beschleunigung werden Schallwellen erzeugt, die sich durch den Schädel zur Vorderseite des Kopfes ausbreiten.
Laute, mit denen die Wale kommunizieren, werden ebenfalls von den phonischen Lippen erzeugt, die dann im Bruststimm- oder Falsettregister vibrieren. Dies hilft besonders bei der Kommunikation innerhalb der Gruppen und zeugt von einem hohen Sozialisierungsgrad vieler Zahnwalarten.
Julia Hager, PolarJournal