ES WAR EINMAL vor 200 Millionen Jahren, da entwickelte sich am damals mächtigen Stamm der Kriechtiere ein Seitenast mit kleinen, mausähnlichen Wesen. Wollten die Winzlinge neben den Dinosauriern bestehen, mussten sie eine ökologische Nische finden. Sie verlegten ihre Aktivität in die kühle Nacht, wo es reichlich Insekten als Futter gab und die Echsen wegen fehlender Sonnenwärme ruhen mussten. Solch nächtliches Treiben war den Neulingen aber nur mit einem veränderten Blutkreislauf möglich, der den Körper konstant warm hielt. Die jetzt gleichmässig hohe Körpertemperatur eröffnete eine neue Möglichkeit der Fortpflanzung. Denn nun konnte das Weibchen seine Keimlinge von den Schwankungen der Umwelt unabhängig im warmen Körperinnern wachsen lassen, während die traditionelle Methode des Eierlegens den Embryo doch wesentlich stärker exponierte. Das Säugetier war entstanden.
Die ersten Säuger blieben 150 Millionen Jahre im Schatten der Echsen. Bis eine Naturkatastrophe (vermutlich ein Meteoriten-Crash vor 65 Millionen Jahren) das Schicksal der Dinosaurier besiegelte. Jetzt gab es Platz für die bisher Verdrängten. Die Säuger eroberten die Welt, von den Tropenwäldern bis zum Polarmeer, vom Hochgebirge bis in die Tiefen der Ozeane.
Manche Insektenart legte sich aber Hautflügel zu und entschwirrte den Fressfeinden himmelwärts. Ausserdem taten sich die Vögel an den Insekten gütlich. Dies um so effizienter, als sie gelernt hatten, mit ihren Flügeln und Federn - die ursprünglich wohl lediglich dem Schutz vor Kälte gedient hatten - zu fliegen. Einmal mehr waren die Säuger herausgefordert. Durch den Umbau der Hand zu einem flügelartigen Gebilde mit langen Fingern als Gerüst und einer dünnen Hautbespannung gelang vor 50 Millionen Jahren auch einem Teil der Säuger der aktive Flug: den Fledermäusen. Ausgespannte Häute sind allerdings weniger flugtüchtig als fein justierbare Flügel aus Federn, weshalb die Fledermäuse auf Insektenhatz mit den Vögeln schlecht mithalten konnten. Den flatternden Säugern blieb als Nische wieder nur die Nacht. Das Fliegen in dunkler Landschaft und erst recht ein Haschen nach Insekten im lichtlosen Raum verlangte nun aber eine völlig neue Technik der Objekterkennung. Was sich die Fledermäuse dazu hatten einfallen lassen, blieb lange Zeit ein Rätsel.
Im Jahre 1793 versuchte der italienische Forscher Lazzaro Spallanzani, der Sache auf den Grund zu gehen. Er stülpte Fledermäusen Kappen über den Kopf und liess sie fliegen: Die Tiere verloren den Orientierungssinn. Zerstörte er ihnen aber das Augenlicht, konnten sie Hindernissen ausweichen. Der Genfer Arzt Louis Jurine blendete die Fledermäuse ebenfalls und verschloss den armen Wesen noch zusätzlich die Ohren. Jetzt waren auch die blinden Tiere orientierungslos. Fledermäuse mussten also irgendwie mit den Ohren «sehen» können. Weder Jurine noch Spallanzani kamen jedoch dem Geheimnis der Fledermausohren auf die Spur. Erst der Engländer Hartridge hatte 1920 die richtige Idee. Er vermutete, dass die Fledermäuse seit Jahrmillionen benutzten, was die Royal Navy soeben erfunden hatte: Sonar (Sound Navigation and Ranging). Dabei stossen die Tiere hochfrequente Schallsignale aus und orientieren sich an den Echos. Aus der Zeitdifferenz zwischen Signal und Echo kann das Hirn die Distanz zum Hindernis berechnen. 1938 gelang dem Amerikaner Donald Griffin mit Ultraschallmikrophonen endlich der Nachweis solcher Echoortung. Was seither durch immer raffiniertere Messungen über das flatterhafte nächtliche Treiben der Fledermäuse zu Tage kam, ist erstaunlich.
Die Fledermäuse erzeugen die Ortungslaute im Kehlkopf und stossen sie durch Nase oder Mund aus. Um den Schall optimal auf das Ziel zu fokussieren, sind Nase und Mund zu bizarren Megaphonen geformt, was den Tierchen ein groteskes bis dämonisches Antlitz verleiht. Die achthundert Fledermausarten haben, je nach Lebensraum und Jagdtaktik, eine Vielzahl akustischer Varianten entwickelt. Die Frequenzen reichen von 160 Kilohertz bis hinunter zu 15 Kilohertz (1 Kilohertz = 1000 Schwingungen pro Sekunde). Da eine Schallfrequenz von 80 Kilohertz einer Schallwelle von 4 Millimetern Länge entspricht, lassen sich per Ultraschall selbst kleine Insekten noch «sehen». Die tiefsten Frequenzen der Fledermäuse fallen noch in den obersten Hörbereich junger Menschen; Kinder können die Rufe gewisser Fledermäuse als Zirpen hören.
Beim Flug im freien Gelände sendet die Fledermaus mit etwa einem Dutzend Ultraschallsignalen pro Sekunde. Empfängt das Tier jedoch ein Echo, erhöht es rasch die Lautfolge, denn je mehr Echos pro Zeiteinheit, desto besser die Informationslage. Nahe am Objekt rattert das Biosonar der Kleinen Braunen Fledermaus mit 200 Signalen pro Sekunde. Auch die Stärke der Ortungslaute variiert enorm. Ultraschall hat den Nachteil, dass er von der Luft stark gedämpft wird. Will also eine Fledermaus ein Objekt Dutzende von Metern voraus erkennen, muss sie ziemlich brüllen. So erzeugt eine Hufeisennase, die kleine Insekten im freien Luftraum jagt, Laute, deren Schalldruck vor dem Mund 120 Dezibel übersteigt. Auf den menschlichen Hörbereich übertragen, ist das der Lärm eines Presslufthammers. Arten jedoch, die im dichten Blätterwald auf kurze Distanz jagen, genügt eine Flüsterstimme. Das Biosonar erbringt phänomenale Leistungen. So können Fledermäuse noch Distanzunterschiede von einem Zentimeter wahrnehmen, was einer akustischen Laufzeit von 0,06 Millisekunden entspricht. Noch viel genauer orten sie winzige Objekte. Spannt man in einem Raum Nylonfäden und lässt Grosshufeisennasen fliegen, weichen sie selbst 0,08 Millimeter dünnen Fäden problemlos aus.
Wo zahlreiche Fledermäuse gleichzeitig auf engem Raum jagen, entsteht das Problem gegenseitiger akustischer Belästigung. Manche Arten produzieren deshalb nicht nur Ortungslaute einer bestimmten Frequenz, sondern auch noch Obertöne. So nutzt die Schnurrbartfledermaus einen Grundton von 30,5 Kilohertz. Der erste Oberton liegt bei 61 Kilohertz, der zweite um 92 Kilohertz. Indem sie nun den Grundton sehr leise, die Obertöne aber kräftig ausstösst, kann sie trotz der Ultraschallkakophonie ihre Echos interpretieren: Den leisen Grundton hört die Fledermaus nur selber. Und die hochspezifische Nervenschaltung im Gehirn registriert eine Information ausschliesslich, wenn das Echo vom lauten Oberton zum eigenen, leisen Grundton passt.
Der leise Grundton hat noch einen weiteren Vorteil. Im Laufe der Evolution haben viele Nachtfalter «Fledermaus-Warngeräte» entwickelt - Hörorgane, mit denen sie den Ultraschallverkehr im häufigsten Sendebereich zwischen 15 und 40 Kilohertz abhören können. Die Echoortung im sehr hochfrequenten Obertonbereich erlaubt nun den Schnurrbartfledermäusen, viel näher unbemerkt an die Beute heranzukommen. Die Nachtfalter haben sich aber weitere Abwehrstrategien zugelegt. Ihre Körperbehaarung ist extrem flauschig und somit schallschluckend; ein brauchbares Echo kommt erst auf kurze Distanz zustande.
Zum akustischen Gegenangriff sind Nachtfalter der Bärenspinnerfamilie übergegangen. Sie sind giftig und signalisieren den Fledermäusen ihre Unbekömmlichkeit durch eigene Ultraschallrufe. Es gibt aber auch «lügende» Bärenspinnerarten, die nicht giftig sind und trotzdem per Ultraschall warnen. Die Grosshufeisennase sendet den Ortungslaut bei exakt 83,3 Kilohertz. Bei dieser Frequenz ist ihr Gehör maximal empfindlich; schon 83,2 Kilohertz werden nur noch halb so stark wahrgenommen. Diese extreme Selektivität ermöglicht der Fledermaus, auch Bewegungen zu hören: Ein Schallsignal, das von einer bewegten Quelle kommt, hat infolge der Bewegung eine leicht veränderte Frequenz. So verschiebt dieser Dopplereffekt das Echo beispielsweise auf 84,3 Kilohertz, wenn sich ein Insekt mit knapp 3 Metern pro Sekunde der Hufeisennase nähert. Damit nun die Fledermaus die Echoinformationen optimal auswerten kann, senkt sie ihr Ortungssignal auf 82,3 Kilohertz - worauf das Echo in den sensiblen Hörbereich von 83,3 Kilohertz fällt. Und da jetzt der Ortungsruf weit unterhalb der Frequenz des besten Hörens liegt, stört er die Echowahrnehmung nicht.
Die Hufeisennase treibt das Spiel mit dem Dopplereffekt auf die Spitze: sie hört auf den Wellen des Echosignals auch noch das Rippeln der durch den Flügelschlag der Beute verursachten Frequenzschwankungen. So kann es ihr nicht passieren, dass sie ein vom Wind bewegtes Blatt für einen leckeren Nachtfalter hält. Gewisse Nachtfalter allerdings unterlaufen das Biosonar. Sobald sie die angreifende Fledermaus bemerken, falten sie die Flügel und taumeln zu Boden. Eine lebensrettende Strategie, denn das Fledermaushirn erkennt die Beute nur, wenn diese im rhythmischen Nachtfaltertakt flattert.