Schall im Tierreich

Schall
- im Tierreich
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Anita, 4c
Daniela, 4c
Katja, 4c
Valerie, 4c
Hannah, 4c
Fotolia.com/Michael Rosskothen
Fotolia.com/cheri131
Jedes Lebewesen auf der Erde nimmt mit
dem Ohr am Tag Millionen von
verschiedenen Geräuschen wahr. Der
Schall hat eine unterschiedliche Intensität
und Frequenz. Es kommt auch darauf an,
wie weit das Geräusch vordringt.
Inhaltsverzeichnis
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Einleitung
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Allgemeines zum Schall
 Signal 440 Hertz
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Schall im Tierreich
 Kommunikation mittels Infraschall
 Die Gesänge der Wale
 Das Hörvermögen der Fledermäuse
 Der Delfin
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Quellen
 Bilder
 Texte
Einleitung
Schall, das sind Wellen, die sich in der Luft ausbreiten, aber die man nicht sieht, dennoch
hören bzw. spüren kann. Wenn ein Gegenstand herunterfliegt, dann wird die Luft neben
dem Gegenstand vorbeigeleitet und ein Luftzug schlägt uns entgegen, den wir
wahrnehmen können. Es entstehen auch Schallwellen, die man mit dem Ohr
wahrnehmen kann.
Etwas genauer beschrieben:
Schall ist im Grunde nichts anderes als eine Reihe kurzweiliger Luftdruckveränderungen.
Diese Schallwellen werden vom Außenohr, vergleichbar mit dem Membrantrichter eines
Grammophons, aufgefangen und durch den äußeren Gehörgang zum Trommelfell
geleitet. Dort werden die akustischen Schwingungen in mechanische Schwingungen
»übersetzt« und von den Gehörknöchelchen Hammer, Amboß und Steigbügel verstärkt.
Schall ist eine physikalische Größe. Man kann Schall mit dem Schallmeßgerät messen und
die Meßwerte in den Einheiten Phon, dB und µbar angeben. Auf einem Quadratmeter
wird eine bestimmte Energiemenge an Schall(-druck) gemessen (W/m2); dieses
Energievolumen pro Quadratmeter wird Schallintensiät genannt. Die Schallintensität kann
unter anderem mit dem Barometer (in bar) gemessen werden, dabei wird aber ein
beständiger Schalldruck angegeben. Das heißt, Schallwellen von Tönen werden von dem
Barometer nicht berücksichtigt. In diesem Heft werden die verschiedenen Möglichkeiten
der Schallaufzeichnung und die Entwicklung des Grammophons erklärt. Außerdem wird
auf die Stereophonie auch eingegangen. Alle diese Themen fallen in das Gebiet der
Schallakustik. Der hunderttausendste Teil des Atmosphärendrucks auf einem Quadratmeter
hat den Wert von einem Pascal. Ein Pascal ist der Druck, der von einem Newton auf ein
Quadratmeter ausgeübt wird. Das Ohr nimmt die für uns Menschen im Hörbereich
liegenden Frequenzen der Schallwellen wahr. Der Hörbereich bei Menschen liegt im
Bereich von 20 bis 15.000 Hertz (bei Hunden 15 – 50.000Hz, Katzen 60 – 65.000Hz,
Delphinen 150 – 150.000Hz, Fledermäuse 1.000 – 15.000 Hz, Grillen 100 – 15.000Hz),
dabei ist der niedrigste Wert die »Hörschwelle« (Nullpegel), der höchste Wert die
»Schmerzschwelle«. Das zwischen Hörschwelle und Schmerzschwelle liegende Gebiet
heißt »Hörfeld« oder »Hörbereich«. Lautstärke und Entfernungshören sind
frequenzabhängig. Die Frequenz T ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde, eine
Periode eine vollständige Hin- und Herbewegung, eine Amplitude ymax die höchste
Auslenkung der Schwingung und eine Elongation y die momentane Auslenkung von der
Gleichgewichtslage. Die Periodendauer gibt die Zeit für eine Periode T an.
http://home.germany.net/101-92989/akustik/projekte/schall1/schall11.htm
Unsere Quelle war das Internet, wo wir gemeinsam verschiedene Informationen
herausgesucht haben, und dann zusammenfügt haben. Insgesamt haben wir in der
Schule ein paar Stunden recherchiert und es dann später richtig ausgearbeitet (Daniela/
Katja). Unser Spezialthema ist der Schall in der Tierwelt, weil wir darauf aufmerksam
machen möchten, dass nicht nur Menschen ein sensibles Gehör haben. Die meisten Tiere
haben ein noch besseres Gehör als die Menschen.
Link: selbst geschrieben
Allgemeines zum
Schall
Die Wahrnehmung von Tönen und Geräuschen wird durch ein Phänomen ausgelöst, das
der Physiker als Schall bezeichnet. Schallwellen sind Schwingungen, die sich über die Luft,
das Wasser oder in festen Gegenständen ausbreiten können. Im luftleeren Raum ist
dagegen keine Ausbreitung möglich. Die Schwingungen werden durch die Frequenz
beschrieben. Ihre Maßeinheit ist 1 Hertz. Sie gibt die Anzahl der Schwingungen pro
Sekunde an: 1 Hertz bedeutet eine Schwingung pro Sekunde. Je höher die Frequenz und
je größer die Hertzzahl, umso höher erscheint uns der Ton. In Gasen und Flüssigkeiten
breitet sich der Schall im Gegensatz zu den Transversalwellen des Lichts als
Longitudonalwelle aus. Diese schwingen in Richtung der Ausbreitung, während
Transversalwellen senkrecht dazu schwingen.
Longitudonale Welle
langsame Animation
Longitudonale Welle
schnelle Animation
Je größer der Ausschlag der Schwingung, bzw. je höher die Auslenkung der Amplitude ist,
umso lauter erscheint uns der Ton. Die Lautstärke eines Tones drückt sich im Schallpegel
(oder im Schalldruck) aus. Sie wird in der Physik in der logarithmischen Einheit Dezibel (dB),
bzw. beim menschlichen Ohr als db (A) angegeben. Eine Zunahme um 10 dB (A)
bedeutet, dass das Ohr die Lautstärke doppelt so laut empfindet.
Schallpegel aus der Umwelt
Zahlen zum Ohr des Menschen
Werte in Dezibel beim menschlichen Ohr
Rauschen des Waldes
10 dB (A)
Ticken einer Standuhr
20 dB (A)
Flüstern
30 dB (A)
Ruhige Unterhaltung
40 dB (A)
Normale Unterhaltung
50 dB (A)
Laute Unterhaltung
60 dB (A)
Schreibmaschine
70 dB (A)
Staubsauger, Straßenverkehr
80 dB (A)
vorbeifahrender LKW
90 dB (A)
Presslufthammer
100 dB (A)
Popgruppe
110 dB (A)
Propellerflugzeug
120 dB (A)
Schmerzgrenze des Ohres
130 dB (A)
Jumbojet beim Start
140 dB (A)
Durchschnittswerte für ein Ohr
Durchmesser des Trommelfells:
1 Zentimeter
Dicke des Trommelfells:
0,1 Millimeter
Durchmesser des ovalen Fensters:
4 Millimeter
Länge der Grundmembran:
3,4 Millimeter
Zahl der Sinneszellen:
15 000
Windungszahl der Schnecke:
2,5 Windungen
Räumliches Auflösungsvermögen:
8,4 Grad
Obergrenze der Hörfähigkeit im Alter
5 Jahre:
21 kHz
20 Jahre:
18 kHz
35 Jahre:
15 kHz
50 Jahre:
12 kHz
65 Jahre:
9 kHz
80 Jahre:
5 kHz
Der Hörbereich eines jungen Menschen liegt zwischen 20 und 20000 Hertz. Im Alter
nimmt der Hörbereich des Menschen ab. Frequenzen unterhalb des Hörbereichs liegen im
Infraschallbreich, Töne oberhalb im Ultraschallbereich. In einem Test kann die obere
Hörgrenze getestet werden: Die Dateien spielen ein Sinus-Signal ab. Höre zunächst ein
Signal mit der Frequenz von 440 Hertz, das dem Kammerton "a" einer Stimmgabel
entspricht. Stelle die Lautstärke am Lautsprecher nicht zu laut, so dass ein angenehmer Ton
entsteht.
Signal 440 Hertz
Höre nun die Signale aufwärts ab 1000 Hertz an. Sobald im oberen Bereich kein Piepsen
mehr zu hören ist, wird die Hörgrenze erreicht.
Sinussignale - Frequenzen in Hertz
1000
6000
11000
16000
2000
7000
12000
17000
3000
8000
13000
18000
4000
9000
14000
19000
5000
10000
15000
20000
Das Richtungshören wird durch das Vorhandensein von zwei Ohren ermöglicht. Ein
Geräusch auf der rechten Körperseite kommt am rechten Ohr um eine kurze Zeiteinheit
eher an als am linken. Aufgrund dieses Unterschieds errechnet das Gehirn die Richtung
der ankommenden Schallwelle. Im Tierreich können die Eulen die Richtung und auch die
Distanz einer Schallquelle besonders gut orten. Ihr Gesichtsschleier wirkt wie zwei
Parabolantennen mit Schallverstärkung. Außerdem sind ihre Ohröffnungen links und
rechts in unterschiedlicher Höhe angebracht. Eine vom Boden kommende Schallwelle
erreicht daher ein Ohr eher als das andere. Aufgrund der Differenz kann das Gehirn der
Eulen die Höhe oder die Tiefe der Schallquelle relativ genau orten. Dies ist beim Fangen
von Mäusen bei Dunkelheit von großer Bedeutung.
http://www.digitalefolien.de/biologie/mensch/sinne/schall.html
Schall im Tierreich
Fotolia.com/Nadine Haase
Kommunikation mittels Infraschall
Für den Menschen nicht hörbar ist die "Geheimsprache" der
Elefanten. Diese unterhalten sich keineswegs nur über
Trompetenlaute, die sie überwiegend zur Begrüßung einsetzen.
Elefanten nutzen zudem sogenannte Infraschalllaute. Das sind
Töne mit einer Frequenz von etwa 20 Hertz. Bei Elefanten
können sie die Lautstärke eines Gewitterdonners erreichen.
Mithilfe dieser Töne können sich die Tiere über mehrere Kilometer verständigen, da sich
Infraschall hervorragend über große Entfernungen ausbreitet. So finden zum Beispiel
Elefantenmännchen und -weibchen in der Paarungszeit mit Hilfe von Infraschalllauten
zusammen. Für Menschen ist Infraschall zu tief, um ihn zu hören. Wir spüren ihn höchstens
als eine Art Vibration.
Die Gesänge der Wale
Sicher ist: Die Laute des Wales sind ohrenbetäubend. Die
gewaltige Stimme eines Blauwals - mit mehr als 30 Metern Länge
das größte Tier der Erde - besitzt eine Schallenergie, die der eines
startenden Space-Shuttles nahekommt. Walforscher gehen
davon aus, dass sich die Giganten der Meere mit Hilfe von
Infraschall über mehrere hundert, wenn nicht sogar tausend
Kilometer verständigen können.
http://www.planet-wissen.de/natur_technik/tierisches/sprachen_der_tiere/lautsprache.jsp
Fotolia.com/unpict
Elefanten sind nicht die einzigen Tiere, die Infraschall hören und erzeugen können. Auch
Nilpferde benutzen ihn zur Kommunikation - an Land wie im Wasser. Hier breitet sich der
Schall um etwa das Vierfache schneller aus als in der Luft. Auch die Meister des Infraschalls
leben unter Wasser: Wale. Sie nutzen ihn vor allem zur Revierabgrenzung, um den
Gruppenzusammenhang zu stärken und während der Paarungszeit. Wissenschaftler sind
sich jedoch nicht einig darüber, ob die Töne Rivalen in Schach halten oder Weibchen
imponieren sollen.
Das Hörvermögen der Fledermäuse
Fotolia.com/cheri131
Fledermäuse benutzen hochtonige Rufe, um sich zu orientieren und Beute in der Luft über
das vom Körper reflektierte Echo zu orten. Ihre Rufe liegen im Bereich von 15 bis 150 kHz,
sind also weitgehend im Ultraschall angesiedelt. Menschen können, wenn sie ein gutes
Gehör haben, manchmal die tiefsten Töne von Fledermausrufen hören. Kleine
Fledermäuse benutzen zur Echoorientierung allerdings nur Ultraschallrufe, die für uns
unhörbar sind.
https://www.planet-schule.de/sf/multimedia-simulationen-detail.php?projekt=hoerlabor
Der Delfin
MEV Verlag/Andreas Becker
Delfine haben ein sehr gut entwickeltes Hörvermögen. Es hat für die Orientierung unter
Wasser, die Ortung von Jagdbeute und die Verständigung eine sehr große Bedeutung.
Delfine können Töne von 1 bis 150 kHz hören. Am empfindlichsten sind sie für Frequenzen
im Bereich von 40 bis 100 kHz. Auch tiefere Frequenzen als 1 kHz werden
wahrgenommen, wenn diese laut genug sind. Hinter den Augen haben Delfine kleine
Ohröffnungen. Einige Forscher vermuten, dass Delfine durch die Ohröffnungen die tiefen
Töne aufnehmen, andere glauben, dass die Ohröffnungen keine Funktion haben. Die
Tonaufnahme der hohen Töne erfolgt mit hoher Sicherheit über den Unterkiefer. Die
raffinierte Konstruktion des Hörapparats ermöglicht den Delfinen ein sehr gutes
Richtungshören. Sie stoßen Klicklaute aus, um mithilfe von Echogeräuschen Beute zu orten.
https://www.planet-schule.de/sf/multimedia-simulationen-detail.php?projekt=hoerlabor
Quellen
Bilder:
http://www.digitalefolien.de/biologie/mensch/sinne/schall.html
Texte:
http://www.digitalefolien.de/biologie/mensch/sinne/schall.html
https://www.planet-schule.de/sf/multimedia-simulationen-detail.php?projekt=hoerlabor
http://www.planet-wissen.de/natur_technik/tierisches/sprachen_der_tiere/lautsprache.jsp
http://home.germany.net/101-92989/akustik/projekte/schall1/schall11.htm