Wissenschaftler haben fossile Insektenflügel aus der Inneren Mongolei analysiert, um die akustische Welt der Dinosaurierzeit zu rekonstruieren. Mithilfe von Lasern, Computermodellen und digitalen Simulationen entdeckten Forscher, dass prähistorische Grillen und Heuschrecken bereits hochfrequente Ultraschallsignale und reine Töne erzeugten, was weitreichende Einblicke in frühe Ökosysteme gibt.
Rekonstruktion der Urzeit-Akustik aus fossilen Insektenflügeln
Für Millionen von Jahren schien die akustische Welt der Jurazeit unwiederbringlich verloren zu sein. Im Gegensatz zu Knochen oder Panzern hinterlässt Schall naturgemäß keinen direkten fossilen Abdruck. Doch Forscher haben nun einen Weg gefunden, dieses verlorene Klangerlebnis anhand winziger, versteinerter Insektenflügel zu rekonstruieren. Die im Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Untersuchung stützt sich auf die Analyse von 20 fossilen Flügeln aus neun verschiedenen Arten von Grillen und Heuschrecken, die einst in der heutigen Inneren Mongolei lebten.
Die Tiere bewegten sich in einer Umgebung, die von Dinosauriern, frühen Säugetieren und zahlreichen kleineren Kreaturen bevölkert war. Da weiche Gewebe und Stimmaugebilde fast nie fossil erhalten bleiben, konzentrierten sich die Wissenschaftler auf die klangerzeugenden Strukturen in der sklerotisierten Cuticula fossiler Arthropoden sowie auf die auf den Flügeln erhaltenen Schrillleisten und Plektren. Durch das Aneinanderreiben dieser speziellen Körperteile entsteht Schall nach demselben Prinzip, das auch moderne Grillen nutzen.
Laser-Messungen und digitale Simulationen im fossilen Labor
Um herauszufinden, wie diese Strukturen klangen, setzten die Forscher auf einen kombinierten Ansatz aus moderner Messtechnik und numerischen Simulationen. Dabei verglichen sie die fossilen Funde mit heute lebenden Insekten und maßen deren Schwingungen mit Hilfe von Lasern. Aus diesen Daten bauten die Experten zweidimensionale digitale Modelle der einzelnen Fossilflügel.
Durch physikalische Simulationen und das gezielte Anregen der eigenen fossilen Flügel konnte die natürliche Resonanzfrequenz ermittelt werden. Die Untersuchung der 20 Exemplare aus China und der Mongolei ergab, dass viele dieser Urzeit-Insekten sehr klare Töne erzeugten.
Ultraschall und Pfeiftöne in nächtlichen Jurawäldern
Einer der überraschendsten Aspekte der Untersuchung betrifft die Tonhöhe der Gesänge. Während viele Insekten heute eher raue Summtöne von sich geben, wiesen die prähistorischen Tiere laut den Ergebnissen der Studie häufig reine, musikalische Töne auf. Diese klangen eher wie hochfrequente Pfeiftöne oder elektronische Signale.
Besonders die Art Sigmaboilus peregrinus sticht dabei hervor. Sie erzeugte schätzungsweise Laute zwischen 20 und 22 Kilohertz – einen Frequenzbereich, der für den Menschen bereits im Ultraschallbereich liegt. Sollte sich diese Rekonstruktion bestätigen, handelte es sich um den bisher ältesten bekannten Nachweis von Ultraschallkommunikation bei Tieren.
Montealegre-Zapata erklärte zudem, dass solche spezifischen Frequenzen den Insekten halfen, in lautvollen nächtlichen Wäldern zu kommunizieren, ohne dass sich die Signale verschiedener Arten überlagerten.
„You hear a cricket singing, but try to localize it.“
Fernando Montealegre-Zapata, Sensory Biologist an der University of Lincoln
Evolutionäre Rätsel und die Rolle früher Säugetiere
Die Entdeckung wirft ein neues Licht auf die Entwicklung hochfrequenter Kommunikation im Tierreich. Bislang brachten Forscher den Ultraschall bei Insekten vor allem mit Fledermäusen in Verbindung, da viele heutige Arten diesen Frequenzbereich nutzen, um jagende Fledermäuse zu orten. Fledermäuse traten jedoch erst etwa 100 Millionen Jahre nach diesen Jurassic-Insekten auf.
Dies legt nahe, dass ein anderer evolutionärer Druck die Tiere zu höheren Tönen trieb. Forscher vermuten, dass frühe Säugetiere und säugerähnliche Raubtiere ebenfalls auf der Suche nach Beute waren und Insektenlaute wahrnehmen konnten. Dies könnte zu einem prähistorischen Überlebenskampf geführt haben, bei dem Insekten ihre Kommunikationswege anpassten, um von Fressfeinden unbemerkt zu bleiben.
Dennoch gibt es technische Grenzen bei der Rekonstruktion. Während die Morphologie der Flügel zeigt, wie ein Insekt Schall erzeugen konnte, bleiben Rhythmus, Timing und das Verhaltensmuster der Tiere im Fossil verborgen, da Weichteile und Nervenbahnen nicht konserviert wurden. Wie Robin Tinghitella, Behavioral Ecologist an der University of Denver, betont, spielen diese Muster eine entscheidende Rolle für die tatsächliche Kommunikation der singenden Insekten.
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