Tief in den Infraschall

Infraschall ist ein Geräusch unterhalb des menschlichen Hörbereichs. Die Schallfrequenz wird in Hertz (Hz = Zyklen pro Sekunde) gemessen und der Infraschallbereich umfasst alle Geräusche unter 20 Hz. Möchten Sie Ihr eigenes Gehör testen? Unten sind drei computergenerierte reine Töne. Die meisten von Ihnen werden den 30-Hz-Ton hören, aber um 20 Hz an der Grenze des menschlichen Gehörs zu hören, benötigen Sie möglicherweise Kopfhörer / Ohrhörer!

Kurze Fakten

• Alle erwachsenen Elefanten können Infraschallrufe tätigen.
• Elefantenrumpeln haben normalerweise viele Oberwellen – Vielfache der Grundfrequenz – und Menschen können diese hören, wenn der Ruf laut ist.
• Andere Tiere, die Infraschallrufe erzeugen, sind Wale, Nashörner, Giraffen und Alligatoren.
• Infraschall entsteht auch durch Vulkanausbrüche, Erdbeben, Lawinen und das Kalben von Eisbergen.
• Menschliche Aktivitäten, die Infraschall erzeugen, umfassen den Betrieb großer Schiffe, Schallknalle und Windkraftanlagen.
• Infraschallrufe können große Entfernungen zurücklegen – im Falle des Blauwals sogar über den Atlantik von Südamerika nach Afrika!

Wie haben wir herausgefunden, dass Elefanten Infraschall nutzen?

Die Entdeckung der Infraschallkommunikation zwischen Elefanten ging auf eine Vermutung zurück, die Katy Payne beim Besuch des Washington Park Zoo in Portland, Oregon, hatte. Als sie die asiatischen Elefanten beobachtete, spürte Katy eine dröhnende Vibration in der Luft und vermutete, dass sie die Elefanten eher fühlte als hörte.

Weitere Arbeiten im Zoo mit William Langbauer Jr. und Elizabeth Thomas ergaben, dass Elefanten tatsächlich Infraschallrufe machten (1). Dies wurde später durch Tierversuche an wilden afrikanischen Elefanten in Zusammenarbeit mit Russel Charif, Lisa Rapaport und Ferrel Osborn bestätigt (2). Es wurde der Schluss gezogen, dass Elefanten ihre kraftvollen, tiefen Rufe in der Fernkommunikation nutzen, um Gruppenbewegungen zu koordinieren und Individuen in fortpflanzungsfähigem Zustand zu finden. Faszinierende Beobachtungen von Elefanten in der extrem trockenen Region Namibias von Michael Garstang und Kollegen legen nahe, dass sie den Infraschall, der von entfernten Gewittern erzeugt wird, nutzen könnten, um während Dürreperioden Wasser zu finden (3).

Waldelefanten und Infraschall

Wiedergabeexperimente in den Savannen Ostafrikas zeigten, dass Savannenelefanten über Entfernungen von 2 km auf die Lautäußerungen des anderen reagierten und da es schwierig ist, Elefantenrufe so laut zu reproduzieren, wie die Elefanten selbst rufen können, schätzten Langbauer, Payne und Kollegen die tatsächliche Erkennungsreichweite auf 4 km (2). Dies bedeutet, dass ein Elefantenrumpeln Familienmitglieder überall in einem erreichen könnte 50 sq.km bereich um den Anrufer!

Das Timing, die Frequenz und die Leistung (Lautstärke oder Amplitude) von Elefantenvokalisationen erweisen sich ebenfalls als wichtig. Die Ausbreitung von sehr niederfrequentem Schall kann mit den atmosphärischen Bedingungen, der Windgeschwindigkeit und -richtung sowie den Eigenschaften des Bodens, auf dem die Elefanten stehen, variieren. Darüber hinaus wird die Erkennung von Anrufen durch einen Empfänger durch Hintergrundgeräusche in der Umgebung beeinflusst. An einem typischen Trockensaisonabend in der Savanne bildet sich eine Temperaturinversion, die im Wesentlichen wie eine Decke wirkt und Schallwellen zurück zum Boden (und Empfänger) abprallt, wodurch der Hörbereich der Elefanten möglicherweise um das Zehnfache vergrößert wird – von 30 sq. km. mittags bis 300 qm. km. am selben Abend (4). In Anbetracht dieser Tatsache ist es interessant, dass Savannenelefanten die meisten ihrer lauten niederfrequenten Anrufe während der Stunden der besten Schallausbreitung tätigen (4). Wir wissen nicht, ob dies eine angeborene oder opportunistische Reaktion auf Schwankungen in der Größe ihres Kommunikationsbereichs ist, Aber in beiden Fällen ist klar, dass mit dem Schrumpfen und Ausdehnen des Bereichs auch das Netzwerk potenzieller Mitarbeiter und Partner, die akustisch erreicht werden könnten, schrumpft.

Im Wald gibt es noch größere Herausforderungen! In der Umgebung, die von Waldelefanten durchstreift wird, gibt es möglicherweise kein so großes Problem mit den Störungen des Windes bei der Schallausbreitung, aber die Dichte und Vielfalt anderer akustisch aktiver Arten sorgt für einen sehr lauten Hintergrund. Dennoch, wie in der Karikatur unten gezeigt, reisen die niedrigen Frequenzen in Elefantenrumpeln immer noch einen langen Weg durch den Wald, obwohl die Bäume so dicht sein können, dass die Elefanten unmöglich zu sehen sind.

ELP hat kürzlich gemessen, wie gut Waldelefanten durch den Regenwald in Zentralafrika rumpeln. Wir verwendeten die Aufnahmen eines akustischen Arrays, das sich um eine Waldlichtung in Gabun herum ausbreitete. Das Array ermöglichte es uns, räumlich zu bestimmen, wo jeder aufgezeichnete Anruf erzeugt wurde, und daraus konnten wir die Entfernung berechnen, die der Anruf zu jeder der Aufzeichnungseinheiten zurücklegen musste. Durch Messen der Amplitude des Anrufs in jeder Entfernung konnten wir abschätzen, wie viel Energie verloren ging, als der Schall durch den Wald wanderte.

Wir schätzten viel kleinere Detektionsabstände für das durchschnittliche Rumpeln in dieser Regenwaldumgebung im Vergleich zur Savanne – nur etwa 800 Meter (nicht 4 Kilometer). Dies war jedoch fast ausschließlich auf das relativ hohe Hintergrundrauschen zurückzuführen, gegen das ein Elefant das Rumpeln erkennen musste. Wenn der Wald am ruhigsten war, konnte ein Rumpeln in Entfernungen von mehr als 3 km festgestellt werden. Dies hat große Auswirkungen darauf, wie Waldelefanten die Interaktionen zwischen Untergruppen der Familie und zwischen potenziellen Partnern koordinieren (5).

Wie unterscheidet sich dieser Befund von dem, was bei Savannenelefanten gefunden wurde? Möglicherweise nicht so anders, wie es zunächst erscheinen würde. Experimente in der Savanne wurden meist unter optimalen Umweltbedingungen mit wenig oder gar keinem Wind durchgeführt. Und im Gegensatz zu den Savannah-Studien, bei denen anhand von Playback-Experimenten festgestellt wurde, ob die Elefanten den Ruf diskriminierten, mussten wir Annahmen über die Hörempfindlichkeit der Elefanten treffen, was nie genau gemessen wurde. Es gibt einige theoretische Gründe zu glauben, dass Tiere sehr gut darin sind, akustische Signale aus dem Hintergrund zu extrahieren, so dass Waldelefanten viel besser abschneiden könnten, als wir angenommen haben.