Kommunikation unter Wasser ist eine Herausforderung. Licht und Gerüche werden schlecht geleitet, was den Tieren das Sehen und Riechen erschwert. Doch Schall verbreitet sich im Wasser etwa viermal schneller als in der Luft, sodass in dieser dunklen Umgebung viele Meeressäuger Lautäußerungen zur Kommunikation nutzen.
Communicating underwater is challenging. Light and odors don't travel well, so it's hard for animals to see or smell. But sound moves about four times faster in water than in air, so in this dark environment, marine mammals often rely on vocalization to communicate.
Daher findet im Ozean ein Konzert von Geräuschen statt: Knacken, Pochen, Pfiffe, Knarzen, Boings, Schreie und Triller, um nur einige zu nennen. Doch den berühmtesten Teil dieser Unterwasser-Symphonie stellen die bewegenden Melodien oder Gesänge dar, die die größten Säugetiere der Welt komponieren: Wale.
That's why a chorus of sounds fills the ocean. Clicks, pulses, whistles, groans, boings, cries, and trills, to name a few. But the most famous parts of this underwater symphony are the evocative melodies, or songs, composed by the world's largest mammals, whales.
Walgesänge gehören zu den raffiniertesten Kommunikationssystemen des Tierreichs. Nur von ein paar Arten weiß man, dass sie singen: Blauwale, Finnwale, Grönlandwale, Minkwale und natürlich Buckelwale. Das sind alles Bartenwale, die ihre Beute mithilfe von behaarten Hornplatten anstelle von Zähnen fangen. Auch Zahnwale nutzen die Echoortung und kommunizieren wie auch andere Bartenwale mit Lauten wie Schreie oder Pfiffe. Doch diesen Lautäußerungen fehlt die Komplexität von Gesängen.
Whale songs are one of the most sophisticated communication systems in the animal kingdom. Only a few species are known to sing. Blue, fin, bowhead minke whales, and of course humpback whales. These are all baleen whales which use hairy baleen plates instead of teeth to trap their prey. Meanwhile, toothed whales do use echolocation, and they and other species of baleen whales make social sounds, such as cries and whistles, to communicate. But those vocalizations lack the complexity of songs.
Wie können sie das überhaupt? Landsäugetiere wie wir erzeugen Töne, indem wir beim Ausatmen Luft über unsere Stimmbänder strömen lassen und sie so zum Schwingen bringen. Bartenwale besitzen eine U-förmige Falte im Gewebe zwischen den Lungen und den großen, dehnbaren Organen, die man Kehlsäcke nennt. Es ist zwar nicht sicher, da es praktisch unmöglich ist, die inneren Organe eines lebendigen, singenden Wals zu studieren, doch man vermutet, dass bei einem singenden Wal durch die Muskelkontraktionen in Hals und Brust Luft aus der Lunge über die U-Falte in die Kehlsäcke strömt und die U-Falte zum Schwingen bringt. Das erzeugte Geräusch hallt in den Säcken wider wie der Chor in einer Kathedrale und erreicht eine Lautstärke, die Entfernungen von Tausenden von Kilometern überbrückt. Wale müssen zum Singen nicht ausatmen. Die Luft strömt stattdessen zurück in die Lungen, und erzeugt dadurch erneut Töne.
So how do they do it? Land mammals like us generate sound by moving air over our vocal cords when we exhale, causing them to vibrate. Baleen whales have a U-shaped fold of tissue between their lungs and their large inflatable organs called laryngeal sacs. We don't know this for sure because it's essentially impossible to observe the internal organs of a living, singing whale, but we think that when a whale sings, muscular contractions in the throat and chest move air from the lungs across the U-fold and into the laryngeal sacs, causing the U-fold to vibrate. The resulting sound resonates in the sacs like a choir singing in a cathedral making songs loud enough to propagate up to thousands of kilometers away. Whales don't have to exhale to sing. Instead, the air is recycled back into the lungs, creating sound once more.
Ein Grund für den Reiz von Walgesängen ist ihr Muster. Einheiten wie Stöhnen, Schreie und Zwitschern werden zu Phrasen zusammengesetzt. Wiederholte Phrasen werden zu Themen zusammengesetzt. Die Wiederholung mehrerer Themen in einem vorhersehbaren Muster ergibt einen Gesang. Die hierarchische Struktur ist eine Art Grammatik. Walgesänge sind in ihrer Länge extrem unterschiedlich und können unendlich oft von Walen wiederholt werden. In einer Aufnahme singt ein Buckelwal 22 Stunden am Stück.
One reason whale songs are so fascinating is their pattern. Units, like moans, cries, and chirps are arranged in phrases. Repeated phrases are assembled into themes. Multiple themes repeated in a predictable pattern create a song. This hierarchical structure is a kind of grammar. Whale songs are extremely variable in duration, and whales can repeat them over and over. In one recorded session, a humpback whale sang for 22 hours.
Doch warum tun sie das? Der genaue Zweck ist noch unbekannt, doch wir können spekulieren. Da es sich um Männchen handelt, die vor allem während der Balzzeit singen, könnte ein Ziel sein, Weibchen anzulocken. Vielleicht sind es auch Revierrufe zur Abschreckung anderer Männchen.
And why do they do it? We don't yet know the exact purpose, but we can speculate. Given that the singers are males and they mostly sing during the mating season, songs might be used to attract females. Or perhaps they're territorial, used to deter other males.
Wale kehren jedes Jahr zu denselben Futter- und Paarungsorten zurück und jede einzelne Population verfügt über einen eigenen Gesang. Mit der Zeit wandelt er sich, indem Phrasen hinzugefügt, verändert oder aufgegeben werden. Wenn Männchen verschiedener Bestände sich beim Fressen in Hörweite aufhalten, tauschen sie oft Phrasen aus, vielleicht, weil neue Gesänge eher paarungsbereite Weibchen anlocken. Das ist eines der schnellsten Beispiele für kulturelle Übertragung, bei der erlernte Verhaltensweisen an nicht verwandte Tiere derselben Art weitergegeben werden.
Whales return to the same feeding and breeding grounds annually, and each discrete population has a different song. Songs evolve over time as units or phrases are added, changed, or dropped. And when males from different populations are feeding within earshot, phrases are often exchanged, maybe because new songs make them more attractive to breeding females. This is one of the fastest examples of cultural transmission, where learned behaviors are passed between unrelated individuals of the same species.
Mit Unterwasser-Mikrofonen, sogenannten Hydrofonen, können wir die Gesänge mithören. Sie helfen beim Aufspüren scheuer Arten oder Arten, von denen es kaum genetische Proben gibt. So konnten Forscher etwa weltweit die einzelnen Bestände des nur schwer beobachtbaren Blauwals anhand ihrer Gesänge unterscheiden. Doch infolge menschlicher Aktivitäten werden die Ozeane immer lauter. Bootsfahrten, Militärsonar, Unterwasserbauten und seismische Messungen zur Ölgewinnung nehmen zu, was die Kommunikation der Wale beeinflussen kann. Einige Wale meiden zentrale Futter- oder Paarungsorte, wenn der menschliche Lärm zu laut ist. Bei Buckelwalen wurde beobachtet, dass sie weniger singen, wenn Lärm im Umkreis von 200 km auftritt. Die Begrenzung unserer Aktivitäten entlang der Wanderwege und in anderen kritischen Lebensräumen würde zusammen mit einer ozeanweiten Reduzierung der Lärmbelästigung zum Fortbestand der Wale beitragen. Wenn Wale weiterhin singen und wir weiter zuhören können, verstehen wir vielleicht irgendwann, was sie wirklich sagen.
We can eavesdrop on these songs using underwater microphones called hydrophones. These help us track species when sightings or genetic samples are rare. For example, scientists have been able to differentiate the elusive blue whale's populations worldwide based on their songs. But the oceans are getting noisier as a result of human activity. Boating, military sonar, underwater construction, and seismic surveys for oil are occurring more often which may interfere with whale's communication. Some whales will avoid key feeding or breeding grounds if human noise is too loud. And humpback whales have been observed to reduce their singing in response to noise 200 kilometers away. Limiting human activity along migratory routes and in other critical habitats, and reducing noise pollution throughout the ocean would help ensure whales continued survival. If the whales can keep singing and we can keep listening, maybe one day we'll truly understand what they're saying.