Nachdem in den vorausgegangenen Anatomie-Beiträgen die Hülle, der Knochenbau sowie die Atmungsorgane der Delfine näher betrachtet wurden, geht es nun um die Orientierungssinne der Meeressäuger, mit denen sie sich sowohl über als auch unter Wasser, in klaren sowie in trüben Gewässern zurechtfinden.

Der Gesichtssinn

Der Gesichtssinn des Delfins ist relativ gut entwickelt, auch wenn der Meeressäuger keine Farben sehen kann; seine Augen sind optimal an die Sicht unter Wasser angepasst. Er ist ein sogenannter Restlichtverwerter. Eine Ausnahme bilden die Flussdelfine. Sie sind zum Teil blind.

Das Auge des Delfins lässt sich rundum bewegen und durch ein Lid schließen. Nachts leuchtet das Auge wie bei einer Katze, wofür eine dünne, metallisch funkelnde Zellschicht (Tapetum) hinter der Netzhaut sorgt. Ein sich über das Auge ziehendes öliges Sekret verhindert eine Reizung durch das Salzwasser. Die äußere Augenhaut (Sehnenhaut und Hornhaut) ist von dicker Beschaffenheit, damit sie dem Wasserdruck standhalten kann.

Das Gesichtsfeld beider Augen überschneidet sich frontal und nach unten. Tiere, die in menschlicher Obhut gehalten werden, gewöhnen sich schnell an die visuelle Orientierung über dem Wasserspiegel mittels eines verstärkten Einsetzens ihres Gesichtssinnes. Sie folgen mit ihren lebhaften Augen den Bewegungen der Menschen. Außerhalb des Wassers sind die Delfine jedoch „kurzsichtig“, da ihre kugelrunde Augenlinse nur an die besondere Lichtbrechung unter Wasser angepasst ist. Trotzdem erkennen sie hier noch Gegenstände bis in 15 m Entfernung.

Schematisiertes Modell eines Zahnwalauges (Günther Behrmann).
C=Hornhaut, G=Glaskörper, L=Linse, N=Sehnerv, R=Netzhaut, S=Augenhaut, T=Tränendrüse

Der Tastsinn

Der Tastsinn der Delfine ist offenbar gut ausgeprägt, da sich die Tiere gegenseitig gerne berühren, und viele gezähmte Delfine lieben es, von ihrem Trainer gestreichelt zu werden. Laut Günther Behrmann gibt es keine Tierart, die so viele und so hoch entwickelte Tastkörperchen besitzt wie der Wal.

Der Geruchssinn ging den Zahnwalen im Laufe der Evolution verloren, da er im Wasser überflüssig wurde. Der Riechnerv wurde zurückgebildet. Allerdings ist bei den Delfinen im Blasloch noch eine Riechschleimhaut feststellbar.

Der Geschmackssinn

Mit einem Geschmackssinn sind die Delfine zwar ausgestattet, doch Geschmacksempfindungen spielen bei der Nahrungsaufnahme dieser Säuger nur eine untergeordnete Rolle, da sie ihre Beute mit einem Ruck im Ganzen hinunterschlucken. Es wurde jedoch oft beobachtet, dass die Delfine häufig das Maul öffnen, um – vermutlich – Geschmackseindrücke aufzunehmen. Außerdem spucken Delfine verfaulten Fisch wieder aus. Sie können nämlich über den Trigeminusnerv Ammoniakverbindungen wahrnehmen und sich so vor verdorbenem Futter schützen. Viele Papillen mit Geschmacksknospen sitzen am Zungenrand (beim Menschen auf der Zunge). Die Zunge selbst kann nicht bewegt werden.

Der Gehörsinn

Der Gehörsinn der Wale funktioniert präzise. Mit ihm werden Töne zwischen 12 und 320.000 Schwingungen in der Sekunde wahrgenommen (über 200.000 Schwingungen – also 200.000 Herzt bzw. 200 Kilohertz – allerdings nur beim Pottwal). Die Fledermaus registriert über 100.000 Hertz. (Die obere Hörgrenze des Menschen liegt zwischen 15.000 und 20.000 Schwingungen pro Sekunde.)

Die reduzierten Ohren liegen genau hinter den Augen des Delfins. Man kann sie nur aus kürzester Entfernung erkennen. Doch wie hören Wale und Delfine eigentlich, wenn ihre Gehörgänge reduziert sind? Noch in den 1960er-Jahren wurde davon ausgegangen, dass die Schallaufnahme durch die äußeren Gehörgänge erfolgt – so wie bei allen anderen Säugern auch. So vermutete der Wal-Forscher P. E. Purves, dass Wale vollkommen durchgängige Gehörorgane hätten. Laut Günther Behrmann wurden solche jedoch bei keinem der untersuchten Zahnwale gefunden. Behrmann: „Sehr lange und gewundene, offene Gehörgänge wären auch eine ständige Infektionsquelle. Wasser in Verbindung mit der Körperwärme ergibt ein ideales Milieu für Krankheitskeime. So gesehen ist es sinnvoll, dass die äußeren Gehörgänge reduziert sind. Ausgehend von der Tatsache, dass eine Schallleitung über die äußeren Gehörgänge nicht möglich ist, wurden in der Vergangenheit verschiedene Modelle entwickelt, wie der Schall zu den inneren Gehörgängen geleitet werden könnte. Eigene Befunde zur Schallaufnahme durch den Unterkiefer und durch die Hohlräume in der Stirnpartie von Zahnwalschädeln liegen nicht vor.“

Da das Fettpolster der Unterkiefer von vielen Blutgefäßen netzartig durchzogen ist und die Schallwellen durch die Blutgefäße und das darin fließende Blut abgelenkt würden, handelt es sich bei diesem Fettpolster nur um einen schlechten Schallleiter. Zwischen Unterkiefer und Schädel der Zahnwale liegt außerdem ein dickes Polster aus Bindegewebe, das ebenfalls den Schall nicht gut an das innere Ohr weiterleiten könnte. Bei den meisten Zahnwalen sind die Ohrkapseln nur durch Bänder aus Bindegewebe mit dem Schädel verbunden, wodurch eine weitere Schallschranke entsteht. Die für die Zahnwale hörbaren Schallwellen können also nur über die Luft zu den Gehörschnecken geleitet werden.

Frei schwebende Ohrkapseln funktionieren wie Seismographen

Die Ohrkapseln der Wale haben sich im Laufe der Evolution vom Schädel getrennt und werden heute nur noch durch Bänder oder häutiges Gewebe in ihrer Position gehalten. Laut Günther Behrmann sind die Ohrkapseln sehr kalkhaltig und deshalb auch sehr schwer, fast doppelt so schwer wie die übrigen Knochen. Weil die Ohrkapseln frei schwingen können und sehr schwer sind, funktionieren sie wie Seismographen, die jede Schwingung registrieren. Behrmann: „Schallwellen, die auf den Schädel treffen, versetzen alle Knochen in Schwingungen. Während die leichteren Schädelknochen schneller in Schwingung geraten als die schwerere Ohrkapsel, entstehen hier Schwingungsdifferenzen, die über die Tastkörperchen (die sich hinter den Ohrkapseln in glockenförmigen Gefäßen befinden) registriert werden können. … Mit dem postbullaren Sinnesorgan (hinter der Ohrkapsel befindlichen Sinnesorgan) können die Wale Schallwellen bis zu 800 Hertz ertasten, also tiefe Töne, die hauptsächlich zur räumlichen Orientierung eingesetzt werden. Solche tiefe Töne haben im Meer eine Reichweite von mehreren Kilometern und damit auch ein gut registrierbares Echo.“

Das Rostrum funktioniert wie ein Richtmikrofon

Darüber, wie Zahnwale Schallwellen, die außerhalb des Hörbereichs liegen, aufnehmen, gehen die Meinungen unter den Delfinologen bis heute (Stand 2006) auseinander. Beharren die einen darauf, dass Delfine und andere Zahnwale hoch-frequente Töne über den mit Fett ausgepolsterten Unterkiefer empfangen und dann an das Hörorgan weiterleiten (siehe oben), vertreten andere – unter ihnen auch Günther Behrmann – die Auffassung, dass der lange Oberkiefer (Rostrum) wie eine Art Richtmikrofon funktioniert.

Hier Behrmanns Theorie: „Hohe Frequenzen sind gut zu bündeln, reichen aber, weil sie nicht mit hoher Energie erzeugt werden können, nicht sehr weit. Hohe Schallwellen werden zur Ortung der Nahrungstiere und auch zu deren Betäubung eingesetzt. Wenn solche Schwingungen nicht weit reichen, kann ihr Echo nur sehr schwach sein und in den Körper nicht tief eindringen. Nervöse Organe, die solche schwachen Echowellen registrieren können, müssten weit vorne im Kopf liegen. Nun haben alle Wale im langen Oberkiefer (Rostrum) eine tiefe Rinne, in der ein langer Knorpelstab liegt, der nie verknöchert. In diesem Knorpel vermutete man ein Instrument, das bei der Echoaufnahme eine Funktion haben könnte.

1988 entdeckte ich ein nervöses Organ, das den ganzen Knorpelstab ummantelte und in der Lage wäre, schwache Echowellen zu erfassen. Das Organ besteht aus vielen kleinen Röhren, die den Knorpel in seiner ganzen Länge begleiten. Diese Tuben können also mehrere Meter lang sein. Die Wände dieser mit Flüssigkeit gefüllten Tuben sind innerlich mit vielen kleinen, etwa 30 Mikrometer großen Tastkörperchen bestückt. Im kurzen Rostrum des Schweinswals könnten etwa 40 bis 50 Millionen Tastkörperchen vorhanden sein. Mit Hilfe dieses rostralen Sinnesorgans, das in etwa mit einem Richtmikrofon vergleichbar ist, könnten die Echowellen erfasst werden, die oberhalb der Hörgrenze liegen. Theoretisch könnten damit Schwingungen ertastet werden, deren Wellenlängen kleiner als ein Millimeter sind. Nun wird erklärbar, wie die Wale es schaffen, in trüben Gewässern eine Münze von einem Millimeter Dicke, die auf einem Stein liegt, zu finden. Eine Leistung, die von den modernsten Ortungsgeräten nicht erreicht wird.

Auf dem Bild oben rechts sieht man Schädel und Rostrum eines Delfins (zum Vergrößern bitte anklicken). Zur Erklärung: C=Kleinhirn, B=Ohrkapsel, E=Großhirn, LP=Keilbein, PM=Zwischenkiefer, RS=rostrales Sinnesorgan, SP=knöcherne Nasenscheidewand.

Alle die genannten Organe sind Fakten. Die aus ihrer Existenz gezogenen Rückschlüsse sind hypothetisch und bedürfen noch der Bestätigung. Fest steht, dass die Wale Töne zwischen 12 und 320.000 Hertz erzeugen. Alles spricht dafür, dass sie diese auch registrieren und verwerten. Nur von welchen Organen die Echowellen aufgenommen werden, welche Töne die Wale mit dem Gehörorgan und welche sie über den Tastsinn ermitteln, könnten uns nur die Wale selber sagen. Weil beide neu entdeckten Organe tief im Körper zwischen hartem Knochenmaterial eingebettet sind, ich immer nur gestrandete Wale für meine Untersuchungen verwertet habe, waren weiterführende Untersuchungen nicht möglich.“

Zum Hörvermögen der Delfine siehe auch Delfine hören dreidimensional.

Der Elektrosinn

So wie sich Katzen und Seehunde über ihre Tasthaare in der Dunkelheit orientieren, gelingt das den Delfinen mit dem Elektrosinn. Lokalisiert wurde dieser Sinn tatsächlich auch an der Schnauze eines Delfins – eben dort, wo bei anderen Säugetieren die Tasthaare sitzen (Veröffentlichung der Studie im Jahr 2011). Auch wenn ausgewachsene Delfine und Wale keine Tasthaare (mehr) haben, so befinden sich an der Schnauze sogenannte Vibrissengruben, die bisher als funktionsloses Überbleibsel aus uralten Vorzeiten galten. Doch genau über diese Vibrissengruben empfängt der Delfin elektrische Felder anderer Tiere. Bis zu 300 Nervenenden bzw. Elektrorezeptoren enthält jede Grube. Wurde die Schnauze des Versuchsdelfins wasserdicht abgedeckt, so konnte er auch keine elektrischen Wellen mehr empfangen.

Mehr dazu unter Delfine haben Elektrosinn.

Nachtrag Juni 2017: Im Nürnberger Tiergarten gibt es ein Studienprojekt, in welchem diese Sensoren in den Haargruben erforscht werden. Mehr dazu unter Forschung im Nürnberger Tiergarten.

Nachtrag April 2020: Neben Orientierungs- und Kommunikationssinnen hat Günther Behrmann ein weiteres Organ entdeckt, mit dem sich Schweinswale in trüben Gewässern zurechtfinden: das Seitenlinienorgan. Bisher wurden solche Nervenorgane nur bei Fischen und Lurchen gefunden, bei Säugetieren jedoch nicht. Mehr dazu unter Seitenlinienorgan bei Schweinswalen.