Ein kurzer Atemzug lässt männliche Tokeh-Geckos ihre Paarungsrufe strecken

Tokeh-Geckos sind kaum zu übersehen. Sie sind für Geckos groß, meist nach Einbruch der Dunkelheit aktiv und in Teilen Asiens heimisch. Außerdem gehören sie einem kleinen und ungewöhnlichen Club an: Reptilien, die keine Vögel sind und dennoch gezielte Laute erzeugen, mit ihrer Stimme potenzielle Partner anlocken, Ansprüche auf ein Revier geltend machen und Not signalisieren.

Der bekannteste dieser Laute ist der laute zweiteilige Ruf, der der Art ihren lautmalerischen Ruf eingebracht hat und von Zuhörern oft als „ge-ko“ oder „to-kay“ wiedergegeben wird. Bevor dieser laute Ausbruch kommt, arbeitet ein rufendes Männchen meist eine leisere Reihe von Rasselgeräuschen ab. Für Biologen ist interessant, dass diese Tiere die Form ihrer Rufe je nach akustischer Umgebung verändern können. In lauteren Umgebungen scheinen Männchen mehr der lauten zweiteiligen Rufe abzugeben und sie länger zu halten. Wie ein Gecko einen längeren Ruf aufrechterhalten kann, obwohl er weiterhin atmen muss, war bislang eine offene Frage – bis ein Forschungsteam der University of Southern Denmark genauer hinsah.

Vokale Plastizität in einer lauten Welt

Ausgangspunkt der neuen Untersuchung war die Diskrepanz zwischen zwei Beobachtungen. Einerseits wurde von männlichen Tokeh-Geckos lange angenommen, sie seien starr, nahezu festgelegt in ihrer Lautäußerung. Andererseits deutete Verhaltensbelege darauf hin, dass sie alles andere als unflexibel sind: Unter lauten Bedingungen wechseln sie zu längeren und lauteren Ruftypen – eine Form vokaler Plastizität, die häufiger bei Vögeln und Säugetieren dokumentiert ist.

Diese Flexibilität scheint jedoch an eine harte Grenze zu stoßen. Längere Rufe erfordern einen längeren, ununterbrochenen Luftstrom aus der Lunge, was bedeutet, dass die Atmung eine plausible Einschränkung dafür darstellt, wie weit ein Gecko eine einzelne Lautäußerung treiben kann. Das dänische Team machte sich daran, genau diese Idee zu prüfen, wie aus ihrer in Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences veröffentlichten Arbeit hervorgeht. Die Autorinnen und Autoren – Mathilde S. Fuglsang Thastum, Danuta M. Wisniewska, Jakob Christensen-Dalsgaard und Coen P.H. Elemans – erklärten, sie hätten akustische Analysen mit auf Deep Learning basierender Pose-Schätzung kombiniert, um die Atmungsdynamik während spontaner Werberufe zu messen.

Ein physiologisches Rätsel, verborgen in einem einfachen Ruf

Bei den meisten luftatmenden Tieren sind Lauterzeugung und Atmung miteinander verwoben. Lautäußerungen entstehen, indem Luft über vibrierende Gewebe gedrückt wird, sodass ein Ruf nur so lange andauern kann, wie die Ausatmung anhält. Will eine Art einen Ruf über einen einzelnen angenehmen Atemzug hinaus verlängern, braucht sie eine Art Umweg – eine Möglichkeit, ihre Luftversorgung aufzufüllen, ohne das akustische Signal so zu unterbrechen, dass die Botschaft zerstört wird.

Tokeh-Geckos, so heißt es in der Studie, scheinen genau vor dieser Atmungsobergrenze zu stehen. Die Forschenden fanden heraus, dass Rufe ausschließlich während der Ausatmung und mit konstanter Rate erzeugt wurden, was zur Hypothese passt, dass die Atmung begrenzt, wie lange ein Ruf dauern kann. Die zweiteilige Struktur des lauten „ge-ko“-Rufs wird damit aus einem zweiten Grund interessant: Sie ist nicht nur ein erkennbares akustisches Muster, sondern auch eine potenzielle Öffnung, in der das Tier mit seinen Lungen etwas anderes tun kann.

Wie die Forschenden die Geckos beim Rufen beobachteten

Um die Mechanik zu erfassen, arbeitete das Team mit Tieren in Gefangenschaft statt mit wildlebenden Tieren und zeichnete 16 Videoclips von sieben männlichen Tokeh-Geckos auf und analysierte sie, die aus eigenem Antrieb Laute erzeugten. Spontanes Rufen ist hier wichtig, weil es widerspiegelt, was die Tiere von Natur aus tun, und nicht eine durch einen künstlichen Reiz erzwungene Reaktion.

Jeder Clip wurde auf zwei Arten gleichzeitig untersucht. Die akustische Analyse erfasste Timing, Struktur und Amplitude der Lautäußerungen, während die Pose-Schätzung – eine Technik des maschinellen Lernens, die Körperpunkte Bild für Bild im Video verfolgt – quantifizierte, wie sich die Körper der Geckos beim Atmen bewegten. Die Kombination der beiden Datenströme ermöglichte es den Forschenden, bestimmte Momente eines Rufs mit bestimmten Momenten des Atmungszyklus des Tieres abzugleichen und so ein Verhalten in eine messbare physikalische Abfolge zu verwandeln.

Ein kurzer Atemzug, dann mehr Impulse

Die Antwort erwies sich als sparsam. Statt eines neuartigen Stimmorgans oder einer völlig anderen Atmungsstrategie scheinen die Geckos die natürliche Naht in ihrem eigenen Ruf zu nutzen. Laut der Studie nimmt ein Männchen zwischen den beiden Teilen des Rufs einen kurzen Atemzug und verlängert dann den zweiten Teil, indem es ihm Impulse hinzufügt, was die Gesamtdauer der Lautäußerung streckt.

Dieser Befund deutet den zweiteiligen Ruf eher als eine Art konstruierte Pause. Der einleitende Abschnitt erfüllt seinen kommunikativen Zweck, der Gecko holt schnell Luft, und der abschließende Abschnitt geht mit den zusätzlichen Impulsen weiter. Die zentralen Beobachtungen lassen sich kompakt zusammenfassen:

• Zwischen dem ersten und zweiten Teil des zweiteiligen Rufs wird ein kurzer Atemzug genommen.
• Dem zweiten Teil werden zusätzliche Impulse hinzugefügt, wodurch der Gesamtruf länger wird.
• Alle aufgezeichneten Rufe traten ausschließlich während der Ausatmung und mit konstanter Rate auf, was dazu passt, dass die Atmung eine Obergrenze für die Rufdauer setzt.
• Das Verhalten wurde bei sieben Männchen in Gefangenschaft über 16 analysierte Videoclips spontaner Werberufe dokumentiert.

Warum das Ergebnis über eine Art hinaus von Bedeutung ist

Vokale Plastizität wird üblicherweise bei Singvögeln, Fledermäusen, Walen und Primaten untersucht. Reptilien bieten einen nützlichen Kontrast, weil ihre Stimmapparate einfacher und ihre Atmungswege weniger komplex sind, was es erleichtert, grundlegende Einschränkungen zu isolieren. Wenn ein Gecko einen Ruf verändern kann, indem er einen Atemzug einfügt und die zweite Hälfte mit Impulsen auffüllt, dann steht dahinter ein konkreter physiologischer Mechanismus für eine Verhaltensanpassung – eine Brücke zwischen Ökologie und Anatomie.

Die Arbeit zeigt zudem, wie neuere Analyseverfahren die Verhaltensbiologie verändern. Die Pose-Schätzung ermöglicht es Forschenden, präzise Bewegungsdaten aus gewöhnlichem Video zu gewinnen, ohne kleinen, empfindlichen Tieren Sensoren anzubringen. Für Studien zu Atmung, Rufen und anderen rhythmischen Verhaltensweisen öffnet das die Tür zu Messungen, die außerhalb eines Laboraufbaus zuvor schwer zu erhalten waren.

Was unbeantwortet bleibt

Aus den Befunden ergeben sich ganz naturally mehrere Fragen. Es ist noch unklar, wie Weibchen auf die verlängerten Rufe reagieren oder ob die zusätzlichen Impulse über die reine Dauer hinaus Informationen tragen. Ebenso ist nicht bekannt, wie verbreitet andere stimmbegabte Reptilien einen ähnlichen Atmungstrick nutzen oder ob der kurze Atemzug ein fester Bestandteil des motorischen Programms ist, das den Ruf erzeugt, oder eine flexible Anpassung, die je nach verbleibender Luft spontan vorgenommen wird.

Längere Rufphasen werfen weitere Fragen auf. Wenn ein Männchen über einen längeren Zeitraum hinweg verlängerte Rufe produziert, verändert sich dann das Atemmuster, und verschlechtert sich die Rufqualität? Und wie eng folgt das Atmungsverhalten in freier Wildbahn, wo der Hintergrundlärm von Stunde zu Stunde schwankt, den akustischen Bedingungen, die Geckos überhaupt erst dazu veranlassen, zu lauteren, längeren Rufen zu wechseln?

Vorerst stützt die Studie die Hypothese, dass die Atmung begrenzt, wie lange ein Tokeh-Gecko rufen kann – und zeigt, dass die Tiere eine kompakte, eingebaute Lösung gefunden haben: ein kurzer Atemzug in der Mitte, ein paar mehr Impulse am Ende.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von Phys.org. Originalartikel lesen.