Echoortung Flashcards
Nennen Sie Beispiele für Echoortung im Tierreich.
- Fettschwalme
- Segler
- Delphine
- Fledermäuse
Nennen Sie 4 vier grundlegende Anforderungen an das Ultraschallsonar der Fledermäuse.
- hohe Frequenz im Ultraschall - für die Auflösung kleiner Objekte
- hohe Lautstärke -
- gerichtete Schallabstrahlung
- gutes Richtungshören
Nennen Sie Limitierungen der Echoortung.
Bei Fledermäusen.
- durch die frequenzabhängige Abschwächung von Schall aufgrund von Teilchenkollisionen
- Verlust nimmt zu mit Quadrat der Frequenz und auch mit der Temperatur
- Fledermäuse sollten niedrige Frequenzen nutzen
- Kompromiss zwischen Fähigkeit kleine Insekten zu entdecken und Reichweite der Echoortung
Nennen Sie 4 physikalische Anforderungen an Echoortung
- Für die Auflösung kleiner Objekte müssen hohe Frequenzen im Ultraschall erzeugt werden.
- Durch die frequenzabhängige Dämpfung und Absorption von Schall erzeugt ein Objekt ein sehr leises Echo.
- Daher müssen Fledermäuse einerseits sehr laute Rufe im Ultraschall erzeugen und gleichzeitig ein sehr empfindliches Gehör besitzen.
- Zum anderen muss das Sonar sowohl auf der Senderseite (Rufe) wie auf der Empfängerseite (Hörsystem) eine scharfe Richtcharakteristik aufweisen.
Beschreiben Sie die Echoortung der Fledermäuse.
- Diversität bei Fledermäusen: Nasenaufsatz/-blatt und Ohren
- Gerichtete Schallabstrahlung (“Schallkeule”) und fokussiertes Richtungshören
- Zeitverzug des Echos und Dopplereffekt gibt Aufschluss über Relative Fluggeschwindigkeit und Flügelflattern
- Öffnungswinkel und Entfernung: Größe
- Beide Ohren: Horizontalwinkel
- Ein Ohr: Höhe
- Schwache Signale bei sehr schmaler Richtcharakteristik des Echoortungssystems
Beschreiben Sie die Echoortungs bei Delphinen.
- Schallerzeugung durch Pressen von Luft durch Spalte in Bursa bzw. durch nasale Luftsäcke
- Schalldruck breitet sich in Luftsäcken aus
- Schallerzeugung und -Abstrahlung, Schallperzeption und Hören
- Unterkiefer nimmt Echoschall auf und leitet ihn zum Innenohr weiter
Beschreiben Sie die Impedanzanpassung bei Delphinen?
- Impedanzanpassung: Schallgeschwindigkeit in der fetthaltigen Melone
- Unterschiedliche Dichten des Melonenmaterials: unterschiedliche Schallgeschwindigkeiten;
- Impedanzanpassung von Luft- zu Wasserschall
- Bündelung des Schalls
Benennen Sie die beiden Typen von Ortungsrufen bei Fledermäusen.
- FM (Frequency-Modulated): kein Nasenaufsatz, hochkante Striche: Jagd im Offenen Gebiet
- CF-FM (Constant-Frequency-FM): Nasenaufsatz, waageracht mit kleinem Harken am Ende: Jagd imt dichterem Gebiet, Vegetation wegen besonderer Ortung
… spiegeln Anpassungen an verschiedene Lebensräume wider. FM Rufe eignen sich für offenes Gelände, in dem nur Insekten als Beute Echos erzeugen. CF Rufe eignen sich für dichte Vegetation, in der Insekten über das ‚akustische Glitzern‘ des Dopplereffekts erkannt werden können (es gibt aber viele Variationen dieses „Themas“).
Beschreibe bei FM-Fledermäuse den Ortungsruf.
- FM Fledermäuse erzeugen frequenz modulierte Ortungsrufe
Eine Ruf-Echo-Überlappung wird durch verkürzte Ortungsrufe vermieden. - Der M. stapedius Reflex schützt die Hörbahn.
- Im auditorischen Kortex der FM Fledermäuse existiert eine Puls-Echo-Verzögerungskarte.
- ortenden Fledermäusen: Hören im Ultraschall ist keine spezifische Anpassung an Echoortung
- Fledermäuse: je näher die Beute, desto kürzer der Ortungsruf
- FM Fledermäuse verkürzen die Dauer ihrer Ortungsrufe, um eine Überlappung mit dem Echo zu vermeiden, je näher sie an ihre Beute heranfliegen
- Der Muskulus stapedius Reflex schützt das Ohr und die Hörbahn
- Fledermäuse: Ruf Echo Verzögerung zeigt Entfernung zum Objekt an (meist mehrere Objekte/Echos)
- Fledermäuse: eine Ruf Echo Verzögerungskarte im auditorischen Kortex: individuelle Neurone fein abgestimmt auf bestimmte Echo-Verzögerungen
Was macht CF Rufe aus?
Fledermäuse erzeugen konstantfrequente Ortungsrufe (CF, constant f requency), die die Rufenergie auf ein schmales Frequenzband komprimieren’. Dadurch wird die Reichweite erhöht. Der Flügelschlag der Insekten führt durch die Doppler-Verschiebung zu Frequenz und Amplitudenmodulationen des Echos, die von den Fledermäusen zur Objekterkennung und ortung genutzt werden
Merkwürding: CF Rufe sind lang; da gibt es doch zeitliche Überlappung von Ruf und Echo! Problem?
- Hörschwellenkurven von CF Fledermäusen sind sehr scharf auf einen schmalen
Frequenzbereich nahe ihrer dominanten Ruffrequenz abgestimmt - CF Fledermäuse messen die Bewegungsgeschwindigkeit ihrer Beute über eine Frequenzverschiebung ihres Echos, die auf dem Doppler Effekt beruht.
- Der Dopplereffekt:
- Wenn Schallquelle und Empfänger sich nicht bewegen, nimmt Empfänger genau die Frequenz wahr, die ausgesandt wird (x Wellenberge pro Sekunde).
- Wenn sich die Schallquelle auf den Empfänger zubewegt, nimmt Empfänger eine höhere Frequenz wahr (mehr Wellenberge pro Sekunde), etc..
- CF Fledermäuse nutzen die Frequenzverschiebung ihres Echos, die auf dem
Doppler Effekt beruht, um die Bewegungsgeschwindigkeit ihrer Beute zu messen. - Frequenzabsenkung entspricht Relativgeschwindigkeit von Fledermaus und Beute; Fläuse hören eigenen Ruf schlecht, aber Echo gut!
- Flatternde Beute kann in dichter Vegetation detektiert werden durch “akustisches Glitzern” in Echos von CF Rufen
- die akustische Fovea in der Cochlea: Etliche auditorische Karten im Gehirn
der CF Fledermäuse: (abgestimmt auf die individuelle Ruffrequenz des jeweiligen Tieres)
