Annette Bültmann

Echolot

Natürliche Prozesse verlaufen oft in pulsierenden Rhythmen, wie Wellen in Gewässern und Meeren, Windbewegungen, Tages- und Jahreszeiten, Herzschläge der Organismen. Auch im größeren Maßstab gibt es pulsierende Phänomene, Pulsare, Sterne die pulsierend elektromagnetische Wellen aussenden, Radiostrahlung, ebensolche Galaxien, Radiogalaxien genannt, auch Spiralarme von Galaxien bilden sich vermutlich durch Wellen.
Pulsierender Schall dient den Fledertieren zur Orientierung bei ihrer Echolot-Ortung, ihre regelmäßig abgegeben Ultraschall-Töne, je nach Art in bestimmten Frequenzbereichen zwischen 15 und 200 kHz, werden von der Umgebung reflektiert, gelangen zurück zu ihren beweglichen Ohren und vermitteln ihnen ein pulsierendes Hör-Bild, das vielleicht ähnlich sein mag wie die von Schiffs-Echoloten erzeugten Bilder, aber teilweise sehr viel genauer, es ermöglich ihnen, kleinste Insekten zu bemerken und unterscheiden. Während der durch die Luft übertragene Schall auf diese Weise Informationen überträgt, trägt die Luft gleichzeitig die leichten Tiere, und sie bewegen sich oft kreisend in ebenfalls wellenförmigen Bahnen und Loopings.

Im Wasser, das oft trübe sein kann, ist die Orientierung per Echolot von großem Vorteil. Der Schall der Echolotsignale wird vermutlich bei Walen und Delphinen in der Nase erzeugt, die Nasengänge unter dem Blasloch, durch die Luft gepresst wird, werden in Schwingungen versetzt. Davor liegt die so genannte Melone, eine mit Fett gefüllte Blase, die wie eine akustische Linse wirkt, durch die der Schall fokussiert wird. Der Schall wird von Objekten reflektiert, mit einer Geschwindigkeit viereinhalbmal so schnell wie in Luft breitet er sich im Wasser aus, wird teilweise reflektiert, und gelangt zurück zum Delphin, wo er vermutlich großenteils durch den Unterkiefer zum Ohr gelangt. Es wird vermutet dass auch durch die Zähne und den mandibularen Nerv zusätzlicher Schall übertragen wird.

Wie das Fledermaus-Echolot ist auch das Wal- und Delphin-Echolot sehr leistungsfähig und ermöglicht die Unterscheidung von kleinen Größenunterschieden, von unterschiedlichen Fischarten, von nahen und weiter entfernten Objekten gleichzeitig, Geschwindigkeit, Richtung, Dichte, in einer Umgebung mit anderen Geräuschen. So entsteht im Gehirn der Tiere vermutlich ein dreidimensionales sehr genaues Bild aufgrund der akustischen Informationen.
Es wird unterschieden zwischen Echolot- und Sozial-Klicks, die Echolot-Klicks haben höhere Frequenzen und kurze klickende Töne, die Soziallaute sind teilweise eher Pfeiflaute mit bestimmten Tonfolgen.

Im Bereich der menschlichen technischen Entwicklungen pulsiert es z.B. im Bereich des Wechselstroms, der Datenübertragung, und beim künstlichen Echolot oder Sonar, das sowohl im Wasser eingesetzt werden kann zur Orientierung für Schiffe und U-Boote, als auch in Luft, z.B. zur Höhenmessung durch Flugzeuge. Die technischen Errungenschaften wurden erzeugt durch Denkprozesse, denen ebenfalls Wellen zugrunde liegen. Beim menschlichen Gehirn werden schwingende Ladungen über dem Kopf erzeugt und können beim Elektro-Enzephalogramm gemessen werden, es werden Alpha- Beta- Delta und Theta-Wellen unterschieden. Delta-Wellen treten im Tiefschlaf auf, Theta-Wellen in tiefer Entspannung und Tagträumen, Beta-Wellen im normalen Wachzustand, Alpha-Wellen werden normalerweise mit leichter Entspannung in Verbindung gebracht, andererseits wird aber auch vermutet dass sie visuelles Verarbeiten anzeigen.

Beim Schiffs-Echolot oder Sonar werden Ultraschall-Impulse, Pings genannt, vom Schiff aus nach unten gesendet, am Boden und an schwimmenden Objekten und Lebewesen reflektiert, und vom Schallwandler wieder aufgenommen, wo dann das Ergebnis errechnet wird. Der Schallwandler kann z.B. aus einem kristallinen Material bestehen, bei dem bei Auftreffen von Schall elektrische Spannungen entstehen, die dann gemessen oder auch in ein Bild umgewandelt werden können. Nicht nur die Laufzeit des Schalls kann gemessen werden, sondern auch die Richtung, durch mehrere oder schwenkbare Empfänger. Auf diese Weise kann die Wassertiefe festgestellt werden, es können geologische Messungen durchgeführt und auch Boote und Fischschwärme geortet werden. Bei passivem Sonar werden keine Schallwellen ausgesendet, sondern nur die ankommenden mit Unterwassermikrofonen gemessen. Das Radar funktioniert ähnlich wie das Sonar, nur werden statt Ultraschallwellen Radiowellen ausgesandt.

Die Messergebnisse des empfangenen Schalls können in Bilder umgesetzt werden. Ein Echogramm ist die grafische Aufzeichnung der vom Echolot empfangenen Signale, z.B. in Form eines Registrierstreifens, auf dem unterschiedlich breite Bilder für verschiedene Typen des Meeresbodens erscheinen. Komplexer kann ein Echogramm aussehen, wenn es sich z.B. um ein mit Hilfe eines Sonars erzeugtes Bild von Sedimentschichten mit versunkenen Wrackteilen handelt, oder um die Ergebnisse wissenschaftlicher Sonaraufnahmen von Gewässern, auf denen Bodenbewuchs, Fische und Fischschwärme und sogar Wolken von Plankton sichtbar werden.

Durch Software wird es möglich, unterschiedliche Farbdarstellungen und Maßstäbe zu wählen und 2-D und 3-D Darstellungen zu erzeugen. Dennoch reicht das künstliche Echolot wohl weder in der Genauigkeit bisher an das der Wale, Delphine und Fledertiere heran, noch in der Schönheit der erzeugten Töne, noch der biologischen Verträglichkeit; immer noch wird die Gesundheit von Meerestieren bedroht durch mittel- und niederfrequentes Sonar, das vermutlich eine der Ursachen von Wal-Strandungen ist, und auch die ständigen Echolotgeräusche vorbeifahrender Schiffe tragen dazu bei dass der Lärmpegel in den Ozeanen zu einem ernsthaften Problem geworden ist.