Vögel singen wie Menschen

Schön und ein wunderbarer Sänder: Das Blaukehlchen (Luscinia svecica). (Bild: Ruben Smit/SDU)

Sie piepen, trällern, pfeifen, zwitschern, gackern oder krächzen: Die Stimmen von Vögeln sind so vielfältig wie ihr Artenreichtum. Eines hat der Gesang aller Arten jedoch gemeinsam: Er klingt ganz anders als die Laute, die wir Menschen beim Singen und Sprechen von uns geben. Umso überraschender erscheint nun die Entdeckung eines internationalen Forscherteams: Demnach nutzen Vögel den gleichen physikalischen Mechanismus für die Stimmbildung wie der Mensch – trotz klanglicher und organischer Unterschiede.

Vögel und Menschen klingen grundverschieden. Auch anatomisch betrachtet hat ihre Stimmbildung auf den ersten Blick nur wenig gemeinsam. Während sie bei Menschen im Kehlkopf stattfindet, liegt das für die Produktion von Lauten verantwortliche Organ bei Vögeln tiefer im Körper verborgen. Die sogenannte Syrinx befindet sich dort, wo sich die Luftröhre in die beiden Hauptbronchien aufgabelt. Aus diesem Grund ist auch ein geköpftes Huhn noch in der Lage, Töne von sich zu geben, wie der französische Anatom Du Verney bereits im Jahre 1646 überrascht feststellte.

Nun zeigt sich jedoch: Trotz dieser Unterschiede gleicht sich die Stimmbildung beider Tiere in einem entscheidenden Punkt. Forscher um den Biologen Coen Elemans von der Süddänischen Universität berichten nun im Fachmagazin Nature Communications, dass Menschen und Vögel denselben physikalischen Mechanismus nutzen, um ihre Stimmbänder in Bewegung zu bringen und dadurch Töne zu erzeugen. Auch deutsche Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Ornithologie waren an der Arbeit beteiligt.

Gefiederte Sänger im Kamerafokus

Wie die Stimmbildung beim Menschen funktioniert, haben Wissenschaftler bereits vor 60 Jahren herausgefunden. „Nun könnte sich womöglich herausstellen, dass dieser Mechanismus unter Wirbeltieren weit verbreitet ist", sagt Studienleiter Elemans. Mithilfe von Filmaufnahmen mit Hochgeschwindigkeitskameras ist es dem Team erstmals gelungen, den Prozess der Lautbildung auch bei Vögeln im Detail nachzuvollziehen. Für ihre Studie haben die Forscher sechs verschiedene Vogelarten untersucht. Der kleinste und mit rund 15 Gramm Körpergewicht der leichteste der gefiederten Probanden war der Zebrafink, der größte und schwerste der Strauß.

Alle untersuchten Vogelarten produzieren den Forschern zufolge Laute nach dem sogenannten myoelastischen-aerodynamischen Prozess – genau wie der Mensch: Im menschlichen Kehlkopf strömt Atemluft aus den Lungen die Stimmbänder entlang und versetzt diese in Bewegung – die Bänder flattern dabei wie eine Fahne im Wind. Mit jeder Schwingung schließt und öffnet sich die sogenannte Stimmritze, der Luftstrom wird entweder blockiert oder kann weiterfließen. Das Öffnen erfolgt dabei durch den aufgebauten Luftdruck. Fließt die Luft in Folge mit hoher Geschwindigkeit durch die enge Stimmritze, entstehen bestimmte Kräfte, die schließlich einen Unterdruck erzeugen und die Stimmritze wieder schließen. Dann beginnt der Zyklus von Neuem.

Auch Vögel müssen Laute erlernen

Durch ein kompliziertes Zusammenspiel von Muskeln kann der Spalt auf tausendstel Millimeter genau eingestellt werden und verschiedene Lautimpulse erzeugen. Die Frequenz, mit der die Stimmbänder schwingen, bestimmt dabei die Tonhöhe, die Stärke des Luftstroms die Lautstärke. „Beim normalen Sprechen schwingen die Stimmbänder etwa 100 Mal in der Sekunde", sagt Koautor Jan Švec. „Beim höchsten in der Oper gesungenen Ton, einem f6 in Mozarts Zauberflöte, liegt die Frequenz dagegen bei 1400 Schwingungen pro Sekunde."

Bei Vögeln läuft dieser Prozess nach demselben Muster ab. Er findet lediglich in einem anderen Organ statt. Der Kehlkopf ist bei Vögeln nur für den Atemvorgang wichtig. „Für mich war das sehr überraschend,  dass so unterschiedliche Organe Laute in genau der gleichen Art und Weise erzeugen", sagt  Švec. Und noch eines haben Vögel und Menschen gemeinsam: Sie werden nicht mit der Fähigkeit geboren, sondern müssen als Neugeborene zuerst lernen, wie man spricht beziehungsweise singt. Diesen neurologischen Prozess nennen Experten stimmliches Lernen. „Singvögel sind deshalb ein ideales Modell, um die menschliche Stimme zu erforschen und zum Beispiel auch neurologisch bedingte Sprachstörungen", schließt Eleman.

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