Ökoakustische Einflüsse auf das Hören der Welse

Fische besitzen sehr unterschiedliche Hörfähigkeiten, deren funktionelle Bedeutung nicht verstanden wird. Während die Hörgeneralisten (z.B. Barsche, Lachse) nur niederfrequenten Schall von einigen hundert Hertz wahrnehmen, besitzen Hörspezialisten (z.B. Welse, Karpfen) eine Verbindung zwischen dem Innenohr und der Schwimmblase und erweitern den hörbaren Frequenzbereich auf mehrere Kilohertz bei gleichzeitiger Verbesserung der Hörempfindlichkeit. Im vorangegangenen FWF-Projekt fanden wir Hinweise, dass ökoakustischen Einflüsse wie der Hintergrund-(Umgebungs-)lärmpegel die primäre Ursache für das Herausselektieren von Hörspezialisierungen bei Fischen war. Diese ökoakustische Einfluss-Hypothese postuliert, dass niedrige Umgebungslärmpegel zum Herausselektieren von verbesserten Hörvermögen bei Fischen führen. Welse besitzen eine Vielzahl von peripheren Hörstrukturen die von großen unpaaren Schwimmblasen bis zu winzigen paarigen Blasen und 1-4 Gehörknöchelchen reichen, die die Schwimmblasen-Vibrationen ans Innenohr weiterleiten. Reduktion der Schwimmblasengröße und Knöchelchenanzahl führt zu einer Abnahme der Fähigkeit hohe Frequenzen zu hören. Wir planen die ökoakustische Einfluss-Hypothese an Welsen zu testen. Welse sind eine große Ordnung innerhalb der Knochenfische, die mehr als 3000 Arten umfasst und die eine große Zahl verschiedener Habitate bewohnen. Um die Korrelation zwischen Hören, akustischer Kommunikation und Umgebungslärm zu analysieren, planen wir Lärmpegel und Lärmspektren in verschiedenen Habitaten weltweit aufzuzeichnen und mit den dort vorkommenden Arten in Beziehung zu setzen. Nahverwandte Arten, die in lärmenden Korallenriffen und leisen Süßgewässern leben als auch Arten die in ruhigen stehenden und lauten fließenden Gewässern leben werden miteinander verglichen. Es wird erwartet, dass die Lärmpegel dort niedrig sind wo Arten mit gut entwickelten peripheren Hörstrukturen vorkommen. Um unsere Erwartungen zu testen werden wir mittels der Ableitung von akustisch evozierten Potentialen (AEP) die Hörschwellen von Welsarten messen, die verschiedene Habitate bewohnen. Die notwendige AEP-Technik wurde im Rahmen eines Vorprojektes in unserem Labor etabliert. Die Hörkurven (Audiogramme) werden unter ruhigen Laborbedingungen und während der gleichzeitigen Präsentation von verschiedenen Habitatlärmarten bestimmt. Dies soll klären ob und in welchen Ausmaß sich Hören aufgrund von Umgebungslärm verschlechtert (d.h. maskiert wird). Um Herauszufinden ob Habitatlärm akustische Kommunikation beeinflusst, werden die Laute von verschiedenen Welsarten aufgezeichnet und ihre Wahrnehmbarkeit in Relation zu den Audiogrammen analysiert. Dies wird zeigen ob Lautkommunikation an den Umgebungslärm angepasst ist, oder ob letzterer die Wahrnehmung von arteigenen Lauten erschwert. Dies wird die erste umfassende Studie sein, die die Bedeutung ökoakustischer Einflüsse auf die Selektion von akzessorischen Hörstrukturen bei Fischen untersucht. Sie wird im Besonderen den Einfluss von Umgebungslärm auf die Evolution und Lautkommunikation von nahverwandten Fischen aufzeigen.

Ziel des Projektes war es die für Wirbeltiere untypische Vielfalt der peripheren Hörstrukturen (Schwimmblasen, Gehörknöchelchen) und der Hörfähigkeiten bei Fischen sowie deren Evolution zu untersuchen. Die vom Projektleiter basierend auf den Ergebnissen zweier Vorprojekte formulierte ökoakustische Hypothese impliziert, dass die Vielfalt eine Anpassung an unterschiedliche Umgebungslärmsituationen darstellt. Diese Hypothese sollte durch weltweite Messungen des Gewässerlärms und der Hörfähigkeiten der dort vorkommenden Welse untersucht werden. Leider kam es wegen nicht vorhersehbarer Schwierigkeiten (Besorgung der technischen Geräte; Fang und Transport der Versuchstiere) zu starken Verzögerungen im Ablauf des Projektes. Nichtsdestotrotz, konnten im Zuge des Projektes zahlreiche weitere Untersuchungen durchgeführt und publiziert werden. Untersuchungen an Welsen zeigten den Einfluss der Entwicklung der Gehörknöchelchen, unterschiedlicher Schwimmblasenformen und -größen sowie von Pigmentmangel (Albinismus) auf das Hörvermögen auf. Weiters wurde der Einfluss der Umgebungstemperaturen auf die Lautproduktion sowie das Hören bei einer Dornwelsart beschrieben. Im Zuge einer internationalen Kooperation mit der Ludwig-Maximilians-Universität in München konnten zahlreiche Daten an Buntbarschen gewonnen werden. Diese sehr artenreiche Familie von Süßwasserfischen dürfte die größte Vielfalt an peripheren Hörstrukturen innerhalb der Fische besitzen. Arten mit direktem Kontakt der Schwimmblase zum Innenohr hören deutlich besser als Arten ohne Kontakt oder gar winzigen Schwimmblasen. Lärm verschlechtert das Hören bei Arten mit hoher Hörempfindlichkeit in weit stärkerem Maß (im Einklang mit der ökoakustischen Hypothese) als bei Buntbarschen mit geringer Empfindlichkeit. Wir konnten bei Buntbarschen auch die komplexeste Anbindung der Schwimmblase ans Innenohr beschreiben, die bislang bei Fischen bekannt ist. Weiters zeigen unserer Daten an Buntbarschen, dass neben den peripheren Hörstrukturen auch das Innenohr sehr vielfältig strukturiert ist und damit beides die Hörempfindlichkeit beeinflussen dürfte. Eine Studie an Krötenfischen ergab, dass deren Hörsystem trotz Fehlens von peripheren Hörstrukturen in der Lage ist Lautäußerungen von Artgenossen (Balz- und aggressive Laute), von denen Artfremder und von Beutegreifern (Delfinen) zu unterscheiden. Dies ist ein weiterer Hinweis darauf, dass ökoakustische Faktoren (Umgebungslärm) und weniger akustische Kommunikation und Orientierung die treibenden Kräfte in der Entwicklung des Hörvermögens der Fische waren.