Die Produktion und Wahrnehmung von Infraschall wurde bei mehreren Säugetieren beobachtet, darunter Wale, Elefanten, Giraffen, Nilpferde und Nashörner. Für die meisten dieser Tiere sind die Beobachtungen vorläufig und ihre Empfindlichkeit gegenüber Infraschall wurde nicht quantifiziert. Wenn ein Tier einen niederfrequenten Ton erzeugt und ihn in der Kommunikation verwendet, deutet dies darauf hin, dass das Tier auch empfindlich auf Infraschall reagiert.
Elefantenbearbeiten
Elefanten sind das Landtier, bei dem die Produktion von Infraschallrufen erstmals von M. Krishnan, später von Katy Payne entdeckt. Die Verwendung von niederfrequenten Geräuschen zur Kommunikation über große Entfernungen kann bestimmte Verhaltensweisen von Elefanten erklären, die Beobachter bisher verwirrt haben. Es wurde beobachtet, dass Elefantengruppen, die mehrere Kilometer voneinander entfernt sind, parallel fahren oder gleichzeitig die Richtung ändern und sich direkt aufeinander zu bewegen, um sich zu treffen. Die Brunstzeit für Frauen ist asynchron, dauert nur wenige Tage und tritt nur alle paar Jahre auf. Dennoch versammeln sich Männchen, die normalerweise von weiblichen Gruppen getrennt sind, schnell aus vielen Richtungen, um um ein empfängliches Weibchen zu konkurrieren. Da Infraschall sehr lange Strecken zurücklegen kann, wurde vorgeschlagen, dass Anrufe im Infraschallbereich für die Fernkommunikation für ein solches koordiniertes Verhalten unter getrennten Elefanten wichtig sein könnten.
Infraschallproduktion und -wahrnehmung
Aufnahmen und Wiedergabeexperimente belegen, dass Elefanten die Infraschallkomponenten ihrer Rufe zur Kommunikation nutzen. Infraschall-Lautäußerungen wurden von gefangenen Elefanten in vielen verschiedenen Situationen aufgezeichnet. Die Struktur der Anrufe variiert stark, aber die meisten von ihnen reichen in der Frequenz von 14 bis 24 Hz, mit einer Dauer von 10-15 Sekunden. Wenn der nächste Elefant 5 m vom Mikrofon entfernt ist, kann der aufgenommene Schalldruckpegel 85 bis 90 dB SPL betragen. Einige dieser Anrufe sind für den Menschen völlig unhörbar, während andere hörbare Komponenten aufweisen, die wahrscheinlich auf höhere Frequenzharmonien von unter 20 Hz Fundamentaldaten zurückzuführen sind. Manchmal verursachen Lautäußerungen wahrnehmbares Grollen, das von einem Flattern der Haut auf der Stirn des rufenden Elefanten begleitet wird, wo der Nasengang in den Schädel eintritt. Dieses Flattern kann auch ohne wahrnehmbaren Schall auftreten, was auf die Erzeugung eines reinen Infraschallrufs hindeutet. Der Mechanismus der Infraschallruferzeugung bei Elefanten wurde nicht bestimmt.
Wiedergabeexperimente mit aufgezeichneten Elefantenstimmen zeigen, dass Elefanten Infraschall wahrnehmen können und wie sie auf diese Reize reagieren. In Wiedergabeexperimenten werden bestimmte Verhaltensweisen, die häufig nach Lautäußerungen auftreten, vor und nach der Wiedergabe eines Anrufs bewertet. Zu diesen Verhaltensweisen gehören das Anheben und Versteifen der Ohren, das Vokalisieren, das Gehen oder Laufen in Richtung des verborgenen Lautsprechers, das Gruppieren in einer engen Gruppe und das bewegungslose Bleiben („Einfrieren“) mit gelegentlichen Abtastbewegungen des Kopfes. Das Auftreten solcher Verhaltensweisen nimmt nach dem Abspielen eines Anrufs konsequent zu, sei es eine Wiedergabe mit voller Bandbreite oder eine Wiedergabe, bei der der größte Teil der Energie über 25 Hz herausgefiltert wurde. Diese Filterung zeigt, dass die verhaltensrelevanten Informationen des Anrufs im Infraschallbereich enthalten sind, und simuliert auch den Effekt einer frequenzabhängigen Dämpfung über die Entfernung, wie sie in freier Wildbahn auftreten kann. Verhaltensreaktionen nehmen bei reinen Tonreizen, die in Frequenz und Intensität aufgezeichneten Infraschallrufen ähnlich sind, nicht zu. Dies zeigt, dass die Antworten speziell auf Signale sind, die für die Elefanten von Bedeutung waren.
Die Verwendung von aufgezeichneten Playbacks und Verhaltensbewertungen zeigt auch, dass die Infraschall-Elefantenrufe über große Entfernungen verhaltensrelevant sind. Der Grad des Reaktionsverhaltens einer Elefantengruppe, wie z. B. Anheben der Ohren, Gehen auf die Lautsprecher, „Einfrieren“ oder Abtasten von Bewegungen, wurde visuell vor und nach der Präsentation eines Stimulus verglichen, wobei ein Versuch als positive Reaktion bewertet wurde, wenn die Anzahl der Verhaltensweisen nach dem Stimulus größer ist. In einem speziellen Experiment, das an in freier Wildbahn lebenden Elefanten durchgeführt wurde, führte die Darstellung von Abspielungen für 20 bis 40 Sekunden aus Lautsprechern in Entfernungen von 1, 2 km und 2 km zu einem signifikanten Anstieg des Reaktionsverhaltens. Da die Wiedergabe mit der halben Amplitude erfolgte, mit der sie aufgezeichnet wurden, Es wird geschätzt, dass diese Anrufe von Elefanten in Entfernungen von mindestens wahrnehmbar sind 4 km Dies kann sogar unterschätzt werden, da Tiere nicht jedes Mal reagieren, wenn sie einen Artgenossenruf wahrnehmen, und es ist wahrscheinlich weniger wahrscheinlich, dass sie auf Anrufe aus weiteren Entfernungen reagieren, selbst wenn sie sie wahrnehmen.
Es gibt einige Störfaktoren, die die Ergebnisse dieser Art von Experiment beeinflussen könnten. Erstens könnten die Tiere tatsächlich empfindlicher sein, als die Experimente aufgrund der Gewöhnung der Tiere an die Wiedergabereize nach mehreren Versuchswiederholungen anzeigen würden. Um dies zu vermeiden, präsentieren die Forscher verschiedene Arten von Playbacks in zufälliger Reihenfolge. Ein weiteres Problem, das bei der Interpretation von Feldexperimenten an Tiergruppen auftreten kann, besteht darin, dass Tiere möglicherweise eher auf Signale von anderen Elefanten in der Gruppe als auf den gleichen Reiz reagieren. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass mindestens ein Tier in der Gruppe den Reiz wahrnahm und direkt darauf reagierte.
Infraschallempfindlichkeitbearbeiten
Die Hörempfindlichkeitsschwellen wurden für eine einzelne junge indische Elefantin verhaltensmäßig gemessen. Der Konditionierungstest für die Empfindlichkeit erfordert, dass der Elefant auf einen Reiz reagiert, indem er einen Knopf mit seinem Rüssel drückt, was zu einer Zuckerwasserbelohnung führt, wenn der Elefant das entsprechende Reizvorkommen richtig identifiziert hat. Um die Hörempfindlichkeitsschwellen zu bestimmen, wird eine bestimmte Schallfrequenz mit verschiedenen Intensitäten dargestellt, um zu sehen, bei welcher Intensität der Reiz keine Reaktion mehr hervorruft. Die Hörempfindlichkeitskurve dieses bestimmten Elefanten begann bei 16 Hz mit einer Schwelle von 65 dB. Eine geringe Steigung verringerte sich auf die beste Antwort bei 1 kHz mit einem Schwellwert von 8 dB, gefolgt von einem steilen Schwellwertanstieg über 4 kHz. Nach dem 60 dB Cut-Off lag die Obergrenze bei 10,5 kHz mit absolut keinem nachweisbaren Ansprechverhalten bei 14 kHz. Die Obergrenze für den Menschen wird als 18 kHz angesehen. Die oberen und unteren Grenzen des Elefantenhörens sind die niedrigsten, die für alle Tiere außer der Taube gemessen werden. Im Gegensatz dazu ist die durchschnittliche beste Frequenz für das Tierhören 9.8 kHz, die durchschnittliche Obergrenze liegt bei 55 kHz.
Die Fähigkeit, Frequenzen von zwei aufeinanderfolgenden Tönen zu unterscheiden, wurde ebenfalls für diesen Elefanten unter Verwendung eines ähnlichen Konditionierungsparadigmas getestet. Die Reaktionen des Elefanten waren etwas unberechenbar, was typisch für Säugetiere in diesem Test ist. Dennoch war die Fähigkeit, Töne zu unterscheiden, am besten bei Frequenzen unter 1 kHz, insbesondere bei Messungen von 500 Hz und 250 Hz.
Tests der Fähigkeit, Geräusche zu lokalisieren, zeigten auch die Bedeutung der niederfrequenten Schallwahrnehmung bei Elefanten. Die Lokalisierung wurde getestet, indem die erfolgreiche Ausrichtung nach links oder rechts beobachtet wurde Quelllautsprecher, wenn sie in verschiedenen Winkeln vom Elefantenkopf positioniert waren. Der Elefant konnte Geräusche am besten bei einer Frequenz unter 1 kHz lokalisieren, mit perfekter Identifizierung des linken oder rechten Lautsprechers in Winkeln von 20 Grad oder mehr und Zufallspegelunterscheidungen unter 2 Grad. Die Schalllokalisierungsfähigkeit wurde als am besten bei 125 Hz und 250 Hz, mittelschwer bei 500 Hz, 1 kHz und 2 kHz und sehr schlecht bei Frequenzen bei 4 kHz und darüber gemessen. Ein möglicher Grund dafür ist, dass Elefanten sehr gut darin sind, interaurale Phasendifferenzen zu verwenden, die zur Lokalisierung von niederfrequenten Klängen wirksam sind, aber nicht so gut darin, interaurale Intensitätsunterschiede zu verwenden, die für höherfrequente Klänge besser sind. Aufgrund der Elefantenkopfgröße und des großen Abstands zwischen ihren Ohren werden interaurale Differenzsignale verwirrt, wenn die Wellenlängen kürzer sind, was erklärt, warum die Schalllokalisierung bei Frequenzen über 4 kHz sehr schlecht war. Es wurde beobachtet, dass der Elefant die Ohrmuschel nur während der Schalllokalisierungsaufgaben spreizte, die genaue Auswirkung dieses Verhaltens ist jedoch unbekannt.