Die Ultraschall-Ortungslaute der Hufeisen-Fledermäuse (Chiroptera-Rhinolophidae) in verschiedenen Orientierungssituationen

Summary

Echolocating Rhinolophus ferrum-equinum (RF) and Rhinolophus euryale (RE) produce ultrasonic pulses which always consist of three parts. In the initial part the frequency rises by 1–12 KHz reaching finally a frequency of about 83 KHz in RF and about 104 KHz in RE. These frequencies remain constant throughout the middle part which comprises at least 9/10 of the pulses. The terminal part is frequency-modulated. The frequency drops by 13–16 KHz. The animals emit either long pulses or groups of short pulses corresponding to the respiratory cycle.

In situations, in which the bats are not echolocating a special object, e.g. while hanging, taking off or free flying, they emit long pulses with a repetition rate of 4–10 Hz and a duration of 50–65 msec in RF and 35–45 msec in RE. These pulses have their maximum intensity in the middle. When echolocating directly to an object, e.g. while echolocating a mealworm, passing an obstacle or landing, the pulses are emitted in groups and shortened down to a minimum duration of 10 msec in RF and 7 msec in RE, while the repetition rate rises to 702–80 Hz in RF and 100 Hz in RE. At the same time a second intensity maximum appears in the frequency-modulated terminal part. While landing, the pulses as well as the terminal parts are shortened in a linear relation to the distance from the landing bar.

Flying animals lower the frequency of the middle part by such an amount that the Doppler shifts caused by the flight velocity are compensated. Therefore the frequency heard by the bats remains constant and is as high as the frequency emitted before the flight. One hanging RF even tried to compensate the Doppler shifts caused by a moving pendulum in order to keep the echo frequency constant.

While passing obstacles animals of both species show a similar orientation performance. They are able to avoid wires down to a wire diameter of 0.08 mm. The minimum limit for detection lies between 0.08–0.05 mm in RF and about 0.05 mm in RE. The mean distance at which the bats react to an obstacle descreases from 140 cm at a wire diameter of 3 mm to 38 cm at 0.08 mm. Even at 0.05 mm RE changed its sound sequence in 3 of 8 flights at a distance of 18 cm from the obstacle, whereas RF did not react any more.

Zusammenfassung

Rhinolophus ferrum-equinum (RF) und Rhinolophus euryale (RE) erzeugen in allen Orientierungssituationen dreiteilige Ortungslaute. Im nur wenig intensiven Anfangsteil steigt die Frequenz um 1–12 KHz bis zur Frequenz des folgenden Mittelteils an. Der Mittelteil nimmt mindestens 9/10 der Laute ein und hat eine konstante Frequenz von etwa 83 KHz bei RF und 104 KHz bei RE. Im Endteil fällt die Frequenz immer um 13–16 KHz ab. Entsprechend dem Atemrhythmus werden die Ortungslaute in Folgen von langen Einzellauten oder in Lautgruppen ausgesendet. Sie sind in der Vertikalen und der Horizontalen gleich stark gebündelt. 20,5° seitlich von der Vorausrichtung fällt die Intensität auf die Hälfte der Vorausintensität ab.

In Situationen, in denen die Fledermäuse nicht unmittelbar ein Objekt anpeilen, wie beim ungestörten Hängen, beim Start und beim freien Flug, senden sie mit einer Wiederholfrequenz von 4–10 Hz lange Einzellaute aus, deren Dauer meist zwischen 50–65 msec bei RF und 35–45 msec bei RE liegt. Diese Laute haben ein ungefähr in der Lautmitte liegendes Intensitätsmaximum. Beim gezielten Anpeilen eines Objekts, wie beim Peilen nach einem vorgehaltenen Mehlwurm, beim Flug durch Hindernisse und bei der Landung, werden die Laute verkürzt bis zu minimal 10 msec bei RF und 7 msec bei RE und in Gruppen ausgesendet. Die Wiederholfrequenz steigt an bis zu maximal 70–80 Hz bei RF und 100 Hz bei RE und im frequenzmodulierten Endteil ergibt sich ein zweites Intensitätsmaximum. Bei der Landung wird die Dauer der Ortungslaute und ebenso die Dauer des frequenzmodulierten Endteiles in linearer Abhängigkeit von der Entfernung zur Landestange verkürzt.

Fliegende Tiere senken die Frequenz des konstantfrequenten Mittelteils immer um den Betrag der durch die Fluggeschwindigkeit bedingten Dopplereffekte ab, so daß die von den Tieren gehörte Frequenz nahezu konstant in Höhe der vor dem Flug ausgesendeten Frequenz gehalten wird. Eine hängende und auf ein sich bewegendes Pendel peilende RF war ebenfalls bestrebt, die durch die Pendelbewegung entstehenden Dopplereffekte zu kompensieren und die Frequenz der gehörten Echos konstant zu halten.

Beide Arten zeigen beim Flug durch Hindernisse ähnliche Ortungsleistungen. Sie sind bei horizontalen und vertikalen Drahthindernissen noch in der Lage Drähte von 0,08 mm Durchmesser zu vermeiden. Die untere Ortungsgrenze liegt bei RF zwischen 0,08-0,05 mm und bei RE etwa bei 0,05 mm. Der mittlere Abstand, bei dem Fledermäuse auf ein Hindernis reagieren, fällt von 140 cm bei 3 mm Drahtdurchmesser auf 38 cm bei 0,08 mm ab. Bei 0,05 mm reagierte RE in 3 von 8 Flügen noch auf das Hindernis, während RF keine Reaktion mehr zeigte.