Infraschall – Das Brummen der Elefanten
Elefanten können über viele Kilometer hinweg miteinander kommunizieren. Möglich wird das durch tieffrequente Laute im Infraschallbereich, die sich besonders weit ausbreiten. Der Artikel erklärt, wie diese Kommunikation funktioniert und welche physikalischen Prinzipien dahinterstehen.
Elefanten verständigen sich in freier Wildbahn über Entfernungen von bis zu 10 Kilometern hinweg. Dabei nutzen sie tieffrequente Laute, um Informationen über Gefahren, Nahrungsquellen oder mögliche Partner auszutauschen.
Infraschall
Die Elefanten verwenden für diese Kommunikation Töne mit Frequenzen um etwa 20 Hertz. Diese liegen am unteren Rand des menschlichen Hörbereichs und sind für den Menschen kaum oder gar nicht hörbar.
Der Mensch kann Schall in einem Frequenzbereich von etwa 16 Hz bis 20.000 Hz wahrnehmen. Töne unterhalb von 16 Hz werden als Infraschall bezeichnet, Töne oberhalb von 20.000 Hz als Ultraschall.
Damit gehören Elefanten zu den Tieren, die die tiefsten bekannten Lautäußerungen erzeugen.
Wie Elefanten Infraschall erzeugen
Im Gegensatz zu Katzen, die beim Schnurren tieffrequente Töne durch Muskelkontraktionen erzeugen, produzieren Elefanten ihre Laute – ähnlich wie der Mensch – mithilfe der Stimmlippen im Kehlkopf.
Ein internationales Forscherteam um Christian Herbst von der Universität Wien untersuchte dazu den Kehlkopf eines auf natürliche Weise verstorbenen Elefanten aus dem Berliner Zoo.
Im Labor simulierten die Wissenschaftler eine Lunge, indem sie erwärmte und befeuchtete Luft durch die Stimmlippen strömen ließen. Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera zeichneten sie die Bewegungen der Stimmlippen auf und machten gleichzeitig Audioaufnahmen der entstehenden tieffrequenten Laute.
Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Science veröffentlicht und bestätigten, dass Elefanten Infraschall auf vergleichbare Weise wie Menschen Sprache erzeugen – nur deutlich tiefer.
Einfluss der Temperatur auf die Reichweite
Die Reichweite der Infraschallkommunikation hängt stark von den atmosphärischen Bedingungen ab.
In einem von der National Geographic Society geförderten Projekt fand der Meteorologe Michael Garstang von der Universität Virginia heraus, dass die Anzahl der „Ferngespräche“ der Elefanten am Abend deutlich zunimmt.
Tagsüber wird der Schall durch die vom Boden aufgeheizte, aufsteigende Luft relativ schnell gestreut und abgeschwächt. Nach Sonnenuntergang kühlt der Boden ab, und es kann sich ein akustischer Schallkanal bilden, durch den sich die Reichweite der Rufe vervielfacht.
Auf diese Weise können Elefanten ein Gebiet von bis zu 300 Quadratkilometern akustisch überblicken und miteinander in Kontakt bleiben.
Warum tiefe Töne so weit tragen
Die Ausbreitungseigenschaften von Schall hängen stark von seiner Frequenz ab. Tieffrequenter Schall besitzt große Wellenlängen und wird deutlich weniger stark gedämpft als hochfrequenter Schall.
Bei einer Lufttemperatur von 20 °C beträgt die Wellenlänge eines 16-Hz-Tons etwa 21 Meter, während die Wellenlänge eines 20.000-Hz-Tons nur rund 1,7 Zentimeter beträgt.
Deshalb lassen sich hohe Töne vergleichsweise leicht dämmen, während tiefe Töne – wie der Infraschall der Elefanten – große Distanzen überwinden können.