Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rätsel um "Geheimsprache" der Elefanten gelöst

03.08.2012
In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Science" liefert ein internationales ForscherInnenteam unter der Leitung der Stimmforscher und Kognitionsbiologen Christian Herbst, Angela Stöger und Tecumseh Fitch von der Universität Wien einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis der Elefantenkommunikation. Sie untersuchten erstmals, wie Elefanten Infraschall-Töne, also extrem tiefe Laute, produzieren können und fanden heraus, dass die Dickhäuter dazu denselben physikalischen Stimmproduktions-Mechanismus wie Menschen verwenden.

Elefanten sind für ihre Infraschall-Töne bekannt, d.h. Schall, dessen Tonhöhe von Menschen nicht mehr wahrgenommen werden kann. Diese extrem tiefen Laute (in der Tonhöhe vergleichbar mit den tiefstmöglichen Tönen von großen Orgeln) ermöglichen es den riesigen Tieren, sich über mehrere Kilometer zu verständigen. Akustische Fernsignale dieser Art sind eine wichtige "Geheimsprache" für die sozial lebenden Dickhäuter.


Wie Elefanten Infraschall-Töne produzieren, fand ein Team um ForscherInnen der Universität Wien heraus. (Im Bild: Afrikanische Elefanten im Amboseli National Park in Kenia)
Foto: Department für Kognitionsbiologie, Universität Wien

Obwohl jene Infraschall-Töne schon seit etlichen Jahrzehnten untersucht werden, war bislang unklar, wie diese Klänge eigentlich produziert werden. Manche WissenschafterInnen nahmen an, dass die tiefen Töne ähnlich wie beim Schnurren der Katze durch das wechselweise Aktivieren und Deaktivieren der internen Kehlkopfmuskulatur für jeden einzelnen Schallimpuls (also ca. 15 – 20 Mal pro Sekunde) gebildet werden. Diese Art der Tonproduktion würde allerdings nur relativ leise Klänge in beliebiger Tiefe zulassen.

Als alternative Theorie wurde eine Klangproduktion analog zum Menschen erwogen: Der von den Lungen kommende Atemluftstrom versetzt die Stimmlippen (auch Stimmbänder genannt) in passive Schwingung, was keine periodische Muskelaktivität im Kehlkopf erfordert. Bei den Elefanten würde sich in diesem Fall die Tiefe der Töne aus der Größe des Kehlkopfes und der enormen Länge der Stimmlippen (ca. 8 mal größer als beim Menschen) ergeben, welche langsamer als 20 mal pro Sekunde "aneinanderklatschen" und so den Klang erzeugen.

Um dieser Fragestellung nachzugehen, hat ein internationales Team unter der Leitung von Stimmforscher Christian Herbst und der Elefantenspezialistin Angela Stöger einem aus natürlichen Gründen verstorbenen Elefanten den Kehlkopf entnommen und ins Stimmlabor des Departments für Kognitionsbiologie (geleitet von Tecumseh Fitch) der Universität Wien gebracht. Dort wurde, den Luftstrom der Lunge simulierend, warm-feuchte Luft durch den Kehlkopf geblasen. Durch die manuelle Fixierung der Stimmlippen in "phonatorischer Position" gelang es den ForscherInnen, diese in periodische, tief-frequente Schwingungen zu versetzten. So wurden Infraschall-Laute erzeugt, die jenen der lebenden Elefanten gleichen. Da es bei einem präparierten Elefantenlarynx keine Muskelaktivität mehr geben kann, zeigte dieses Experiment ganz klar, dass diese Aktivität nicht nötig ist um Infraschall zu erzeugen. Zur Infraschall-Kommunikation verwenden Elefanten daher denselben Stimmproduktions-Mechanismus wie wir Menschen zum Sprechen und Singen.

Das Forschungsteam konnte zusätzlich auch faszinierende irreguläre Schwingungsformen der Stimmlippen (so genannte "nicht-lineare" bzw. chaotische Phänomene) dokumentieren. Die derart erzeugten Klänge, welche z.B. von Elefantenkälbern bestens bekannt sind, sind vergleichbar mit den (nicht-pathologischen bzw. kultivierten) Heiserkeitsformen eines schreienden Babys oder eines Heavy-Metal-Sängers.

Dieses Forschungsprojekt zeigt eindrucksvoll, dass die physikalischen und physiologischen Prinzipien, wie wir sie von der menschlichen Stimme kennen, für eine Vielzahl von Säugetieren gelten: von extrem hohen Ultraschall-Lauten der Fledermäuse bis eben zu den tiefen Infraschall-Lauten der Elefanten (den größten an Land lebenden Säugetieren), über eine beeindruckende Größenordnung von mehr als vier Zehnerpotenzen.

Publikation in "Science":
How low can you go – Physical Production Mechanism of Elephant Infrasonic Vocalisation: Christian T. Herbst, Angela S. Stoeger, Roland Frey, Jörg Lohscheller, Ingo R. Titze, Michaela Gumpenberger, W. Tecumseh Fitch (Science 2012).

DOI: 10.1126/science.1219712

Wissenschaftliche Kontakte
Dr. Christian Herbst
Department für Kognitionsbiologie
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14 (UZA I)
M +43-664-602 77-761 22
christian.herbst@univie.ac.at
Dr. Angela Stöger
Department für Kognitionsbiologie
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14 (UZA I)
M +43-676-7837326
angela.stoeger-horwath@univie.ac.at
(Dr. Stöger ist momentan in Südafrika, um das Kommunikationsverhalten von Elefanten zu studieren, ist aber für kurze Kommentare telefonisch erreichbar)
Rückfragehinweis
Mag. Alexandra Frey
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Dr.-Karl-Lueger-Ring 1
T +43-1-4277-175 33
M +43-664-602 77-175 33
alexandra.frey@univie.ac.at

Veronika Schallhart | idw
Weitere Informationen:
http://www.univie.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung
26.04.2017 | Universität Ulm

nachricht Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt
26.04.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie