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Mit charmanter Tollpatschigkeit watschelt Frieda über die Felsen. Nur gelegentlich schaut sie hinauf zu den Aussichtsbalkonen, von denen aus ein verzücktes Publikum sie und ihre Mitstreiter beobachtet. Dann verlässt sie die Außenanlage, watschelt zurück ins Innere und weiter in eine schallisolierte, etwa anderthalb Quadratmeter große Kammer. Auf ein Zeichen hin legt sie ihren Kopf auf ein in Schnabelhöhe montiertes Pult und wartet. Ein Piepton – Frieda drückt mit dem Schnabel auf eine weiße Scheibe und schnappt nach dem Fisch, den man ihr zur Belohnung hinhält. Aufgabe erledigt.

Diese Szenen stammen aus einer Fernsehreportage, die im Sommer 2019 am Meeresmuseum »Ozeaneum« in Stralsund gedreht wurde. Frieda ist ein Humboldt-Pinguin und – gemeinsam mit drei Artgenossen – die Protagonistin eines Forschungsprojekts, an dem neben dem Meeresmuseum auch das Berliner Museum für Naturkunde, die Universität Rostock und die Süddänische Universität Odense beteiligt sind.

Unter dem Titel »Hearing in Penguins« untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Hörvermögen von Pinguinen – sowohl an Land als auch unter Wasser. In anderen Projekten hat man bereits beobachtet, dass die Tiere Töne nutzen, um sich in der Kolonie zu verständigen, ihre Jungtiere zu identifizieren oder sich gegenseitig vor Feinden zu warnen. Es gibt aber kaum Forschung dazu, in welchem Frequenzbereich genau sie hören und wie sensibel sie auf Geräusche und Lärm reagieren.

Der Lärm unter Wasser verdoppelt sich alle zehn Jahre.

Wellenbewegungen, Regentropfen und Blitzeinschläge auf der Oberfläche verschmelzen mit Gesängen von Walen, dem Trommeln der Umberfische (die Männchen setzen dazu auf der Balz ihre Schwimmblase in Schwingung) und dem Knall von Pistolenkrebsen (sie erzeugen ihn mit einer ihrer beiden Scheren, zum Beispiel als Warnung an Feinde). Da Wasser Schall ausgesprochen gut leitet – viereinhalb Mal besser als Luft – ist das Hören für marine Lebewesen in der lichtarmen Tiefe oft so wichtig, wie für die meisten Menschen das Sehen.

Über Millionen Jahre der Evolution haben die Tiere Fähigkeiten entwickelt, Schall zu nutzen, um ihre Umgebung zu erkunden, sich zu orientieren und untereinander zu kommunizieren. Der Blauwal etwa erzeugt tieffrequente Töne, die unter Wasser mehrere Kilometer durchdringen. Zahnwale können ähnlich wie Fledermäuse mit einem hochfrequenten Biosonar auf Beutejagd gehen.

Für marine Lebewesen sind die Klänge und Geräusche unter Wasser also überlebenswichtig – doch nicht immer können sie sie wahrnehmen. Denn der Mensch drängt sich auf und macht auf vielfältige Weise Krach: durch Schiffsverkehr, Unterwasserbohrungen, Sprengungen. All dieser menschengemachte Lärm gefährdet die Tiere empfindlich.

Pinguin an Versuchsapparat
Einer der Pinguine beim Training in der Klangkabine. Foto JOHANNES-MARIA SCHLORKE

Das Problem ist den meisten jedoch kaum bewusst. Oft verbinden wir mit dem Ozean sogar eine tiefe, angenehme Stille, wahrscheinlich, weil unser Hörvermögen an Luftschall angepasst ist und wir unter Wasser nur eines wahrnehmen: ein dumpfes, undeutliches Rauschen. Das weiß auch Jana Hoffmann, Projektleiterin am Berliner Museum für Naturkunde, dem Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung (MfN). Im Projekt übernimmt das Leibniz-Forschungsmuseum unter anderem das Management und die Aufbereitung der gewonnenen Forschungsdaten und verantwortet den Großteil der Öffentlichkeitsarbeit zum Thema »Unterwasserlärm«. Dafür zu sensibilisieren, sei jedoch schwierig. »Wir Menschen leben nicht unter Wasser und spüren die Auswirkungen nicht unmittelbar. Ich kann einen Film über Unterwasserlärm drehen, aber er kann mir nicht wirklich vermitteln, wie sich das anfühlt.«

Laut dem Internationalen Tierschutzfonds hat sich der Unterwasserlärm in den vergangenen 40 Jahren alle zehn Jahre verdoppelt. Mehr als 90 Prozent der weltweit gehandelten Güter werden mit Schiffen transportiert, die mit ihren Motoren und Propellern einen permanenten Lärmteppich generieren. Doch nicht nur der Schiffsverkehr macht Krach. Beim Bau von Offshore-Bauwerken werden gewaltige Fundamente ins Meer gerammt, was bis zu drei Stunden dauern kann; alle ein bis zwei Sekunden erfolgt ein Schlag. U-Boote und Marineschiffe senden über Sonargeräte Schallwellen aus, um Objekte unter Wasser zu identifizieren. Bei Öl- und Gaserkundungen wiederum werden Druckluftkanonen, sogenannte Airguns, eingesetzt. Die Schallimpulse gehen in alle Richtungen und dringen kilometertief in den Meeresboden ein. Und sogar Forschungsschiffe tragen zum Problem bei: Sie nutzen in die Tiefe gerichtete Echolote, die zwar nur kurz eine vergleichsweise kleine Fläche beschallen, aber trotzdem problematisch sein können.

Wissenschaftler nehmen Audiotöne von Pinguinen in der Artikis auf
Auf Stimmenfang in der Antarktis. Foto MICHAEL BEAULIEU
Offshore-Windpark
Potenzielle Lärmquelle: ein Offshore-Windpark. Foto MFN

Der Lärm kann Tiere irritieren, sie vertreiben und permanente Hörschäden verursachen. Wenn etwa Wale oder Robben in Panik geraten und zu schnell aus der Tiefe auftauchen, können nicht abgeatmete Stickstoffblasen ihre Gewebe lebensgefährlich verletzen. Störungen durch Schall verändern auch die Atemfrequenz oder den Stoffwechsel. Stress ermüdet die Tiere und stört ihre Paarungsaktivität, die Beutejagd oder die Aufzucht von Jungtieren.

Für die breite Öffentlichkeit werden diese Schäden meist erst sichtbar, wenn Bilder von gestrandeten und verendeten Walen, die die Orientierung verloren haben, um die Welt gehen. Wie im Jahr 2000, als auf den Bahamas 17 Wale strandeten, kurz nachdem die US-Marine Tests mit Sonargeräten durchgeführt hatte. Auf öffentlichen Druck hin wurde damals eine Untersuchung eingeleitet, die bestätigte: Für die Strandungen der Tiere war höchstwahrscheinlich das Sonar verantwortlich.

Dass der menschengemachte Lärm langfristig in Gänze verstummt, ist utopisch. »Aber es gibt technische Lösungen, um ihn zu reduzieren«, sagt Jana Hoffmann vom MfN. Zum Beispiel werden sogenannte Blasenschleier beim Bau von Offshore-Windparkanlagen genutzt, um Schall effektiv zu reduzieren. Sie erzeugen um die Rammarbeiten eine ringförmige Wand aus Luftblasen, der Schallpegel kann dadurch um bis zu 14 Dezibel gesenkt werden, also um mehr als 90 Prozent. Auch Schiffe können durch einen leiseren Antrieb und langsameres Fahren ihre Schallemissionen deutlich verringern.

Wir wissen bisher kaum etwas über das Hörvermögen der Pinguine.

JANA HOFFMANN

Darauf können Menschen zum Beispiel achten, wenn sie eine Kreuzfahrt buchen, sagt Hoffmann. Sie können überprüfen, welche Standards diese Schiffe erfüllen – oder den Kreuzfahrt-Tourismus einfach ganz sein lassen, vor allem in den Polarregionen. Letzten Endes sei es aber eine global-politische Frage. Die Wissenschaft kann beraten und technische Lösungen anbieten, aber die Baugenehmigungen für Offshore-Anlagen erteilt die Politik. Nur sie kann Auflagen machen, welche Schiffe mit welchen Normen in unseren Hafen einlaufen dürfen. Solche Regelungen gebe es bisher jedoch kaum.

Eine Ausnahme ist die Antarktis. Sie ist ein besonders geschützter Raum, sämtliche Forschungsaktivitäten sind hier streng geregelt. Projekte deutscher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler etwa müssen vom Umweltbundesamt bewertet und genehmigt werden. Während es mit Blick auf den Unterwasserlärm bereits viele Studien zu Walen und Robben gibt, ist die Datenlage über semiaquatische Vögel, die ihren Lebensraum an Land und unter Wasser haben, dünn. In der Antarktis leben viele Pinguinarten. Doch bisher wissen wir kaum etwas über ihr Hörvermögen – und inwiefern Lärm sie beeinträchtigt, erklärt Jana Hoffmann.

Unterwasserlärm: Ein Film über Ursachen, Auswirkungen und Lösungen

Noch mehr Informationen zu »Hearing in Penguins«, Unterwasseraufnahmen und verschiedene Audiogramme finden Sie auf der Projekt-Website

Das Projekt »Hearing in Pinguins« will genau das herausfinden. Das Museum für Naturkunde etwa führt morphologische Untersuchungen der Hörorgane der Pinguine durch. Am Meeresmuseum Ozeaneum Stralsund, an der Universität Süddänemark in Odense sowie am Marine Science Center der Universität Rostock werden Pinguine trainiert, um ihr Verhalten erforschen zu können.

In Stralsund koordiniert Helen Rößler die Hörtests für die Pinguine an Land. Die Biologin mit Schwerpunkt »Bioakustik« will herausfinden, ab welcher Lautstärke Pinguine einen Ton wahrnehmen können. Wichtig ist der Doktorandin eine möglichst nicht-invasive Herangehensweise: Wir mussten den Pinguinen also beibringen, uns selbst mitzuteilen, wenn sie ein Geräusch hören. Auf Erfahrungswerte können Rößler und ihr Team dabei kaum zurückgreifen, sondern müssen explorativ arbeiten. Wir wussten nicht, wie schnell sie lernen, weil bisher noch kein Pinguin für die Wissenschaft trainiert worden ist.

2018 startet das Team am Ozeaneum mit zwei weiblichen und zwei männlichen Humboldt-Pinguinen, einer davon ist Frieda. Die vier sind sehr neugierige und kooperative Tiere. In den ersten drei Monaten wurden sie von ihren Eltern aufgezogen, danach haben wir sie langsam und spielerisch an einzelne Elemente der Studie gewöhnt. Dann beginnen die Versuche: In der schalldichten Kammer werden den Tieren Töne in verschiedenen Frequenzen und Intensitäten vorgespielt. Hören sie nichts, sollen sie auf ein blaues Kreuz picken; hören sie etwas, auf eine weiße Scheibe. Wenn das Tier richtigliegt, bestätigen wir das mit einem Pfiff und geben ihm als Belohnung einen Fisch.

Röntgenbild von einem Pinguinschädel
CT-Aufnahmen eines Pinguinschädels. Foto ZMB

Zwei Jahre lang übten Rößler und ihr Team mit den Pinguinen, jeden Tag in drei Sessions. Die Projektpartner in Rostock und Dänemark wiederum konzentrieren sich auf das Hörvermögen der Pinguine unter Wasser. Am Museum für Naturkunde in Berlin fertigen Forschende derweil CT-Scans von in Alkohol fixierten Pinguinköpfen an. Wir wollen so erste Hinweise finden, ob es in den Ohren von Pinguinen Mechanismen gibt, die für das semiaquatische Leben charakteristisch sind, sagt Sylke Frahnert, die am MfN die wissenschaftliche Vogelsammlung leitet. Mit einer speziellen Methode werden die Weichteile angefärbt, sodass sie im Röntgenbild einen größeren Kontrast haben und nicht nur den Schädel, sondern auch andere Strukturen wie Muskeln oder Nerven zeigen. Frahnerts Analyse nach ist das Gehör von Pinguinen an Luftschall angepasst. Das Trommelfell ist jedoch kleiner als bei anderen Vögeln. Möglicherweise wird es dadurch besser geschützt und kann dem Druck im Wasser besser standhalten.

Außerdem haben die Forschenden bei Kaiserpinguinen, die bis zu 500 Meter tief tauchen können, im Mittelohr ein spezielles Gewebe entdeckt. Robben haben an ähnlicher Position ein gut durchblutetes Gewebe, das anschwellen kann und den Druck ausgleicht. Ob das gefundene Gewebe bei den Kaiserpinguinen auch nach diesem Muster funktioniert, müsse noch weiter erforscht werden. Am Computer hat das Forschungsteam die Schädelstruktur schon einmal digital rekonstruiert und 3D-Modelle erstellt.

Helen Rößler mit Pinguinen beim Training
Helen Rößler beim Training mit den Pinguinen. Foto ANKE NEUMEISTER/DMM
Pinguin unter Wasser
Foto JOHANNES-MARIA SCHLORKE

Doch auch an dem Gemeinschaftsprojekt geht die Corona-Pandemie nicht geräuschlos vorbei, denn die zeitweisen Schließungen und die Hygienemaßnahmen haben das Training mit den Pinguinen erschwert. Auf der anderen Seite ist das ruhige Umfeld für die Hörtests vorteilhaft – keine Besucher heißt auch weniger Störgeräusche und weniger Ablenkung für die Pinguine. So sind die Forschenden trotzdem zu ersten Ergebnissen gekommen: Wir haben herausgefunden, dass unsere Humboldt-Pinguine bei 2 Kilohertz am besten hören, fasst Rößler zusammen. Das Team aus Dänemark hat den Pinguinen zusätzlich in einem Wasserbecken Töne vorgespielt und ihr Verhalten beobachtet. Sie fanden heraus, dass die Pinguine ab einer Lautstärke von 120 Dezibel im Wasser (an der Luft entspricht das etwa dem Pegel eines Staubsaugers oder einer schleudernden Waschmaschine) von der Schallquelle wegschwimmen – sie zeigen ein Fluchtverhalten. Es sind die ersten Hinweise dieser Art überhaupt. Weitere Forschungen müssen folgen, um konkreter zu erfahren, ob und wie Unterwasserlärm die Pinguine gefährdet.

Um eines Tages auch das Hörvermögen wilder Pinguine untersuchen zu können, entwickelt das Forschungsteam nun eine Haube mit Elektroden, die Nervenimpulse messen. Pinguin Frieda und ihre Mitstreiter in Stralsund haben sie bereits getestet. Sie kommen sehr gut damit klar, sagt Helen Rößler. Es scheint sie nicht zu stören, so einen Hut auf den Kopf zu bekommen.

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