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Bioakustik heimischer Frösche, Kröten und Unken

Kontaktpersonen: Walter Hödl, Iris Starnberger, Tobias Scherhammer, Martin Scheuch

Eignung für Schulstufen: 5-12


Amphibien werden von uns hauptsächlich durch ihre Lautäußerungen wahrgenommen. Manche verfluchen Sie als Quälgeister, die einem in den frühen Sommermonaten den Schlaf rauben, doch wenn man sich eingehend mit der Biologie der Frösche und Kröten befasst, lässt sich eine gewisse Faszination für diese Tiere kaum vermeiden.

 

Da die meisten Amphibien nachtaktiv sind, hat sich die Kommunikation über Rufe im Lauf der Evolution als am Besten geeignete Art der Informationsübertragung herauskristallisiert. Besonders über weite Strecken hat sich die akustische Kommunikation gegen Farb- oder Duftsignale durchgesetzt.

FACHINFO

Lauterzeugung bei Fröschen und Kröten

Die meisten Amphibien verfügen über eine Schallblase. Das ist ein elastischer Hautsack an der Kehle, der mit dem Mundraum verbunden ist. Durch die Schallblase sind Frösche und Kröten in der Lage, besonders ausdauernd zu rufen, da sie die eingeatmete Luft wiederverwerten können. Ein Mensch, der eine Opernarie singt, muss, sobald die eingeatmete Luft die Lunge über den Kehlkopf  und den Mund verlassen hat, erneut einatmen, wodurch es zu einer Unterbrechung in der Tonerzeugung kommt.

Amphibien haben sich im Laufe der Evolution durch die Entwicklung der Schallblase einen entscheidenden Vorteil verschafft: Die Lunge wird aufgepumpt, indem durch die Nasenlöcher eingeatmet wird. Nach Verschließen der Nasenlöcher wird der Mundboden angehoben, wodurch die Luft in die Lunge befördert wird. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bist die Lunge vollständig gefüllt ist. Nun ist der Frosch bereit zum Rufen. Die Nasenlöcher bleiben geschlossen, damit die Luft nicht entweichen kann. Jetzt wird die Luft zwischen der Lunge und der elastischen Schallblase hin- und hergedrückt.  Durch diese ausgeklügelte Technik und durch ihren geringen Sauerstoffverbrauch, gelingt es den Amphibien für lange Zeit ohne Unterbrechung zu rufen.

      

Wer ruft und warum?

Im Reich der Amphibien haben meist nur die Männchen die Möglichkeit Rufe zu erzeugen. Sie tun dies bevorzugt um Weibchen anzulocken, aber auch um ihr Territorium gegen andere Männchen abzugrenzen.

Die Weibchen können an Hand der Rufe der arteigenen Männchen erkennen, wo sich diese aufhalten, aber auch die Attraktivität der einzelnen Männchen bewerten und vergleichen.

Der Ruf ist die Visitenkarte des Frosches

Bei der Frage „Wie ruft der Frosch?“ denkt man unweigerlich an „Quak“.  Würde aber jede Froschart nur einfach quaken, dann wäre es für die Weibchen sehr schwierig zum richtigen Männchen derselben Art zu finden. Gerade bei Fröschen, die im selben Lebensraum vorkommen, ist daher ein Ruf mit Wiedererkennungswert sehr wichtig.  Die Vielfalt der Frosch-  und Krötenrufe ist verblüffend. Es wird zum Beispiel gequakt, getrillert, gepiepst, gekeckert und gegrunzt. Jede Frosch- und Krötenart hat einen eigenen Ruf. Diese artspezifischen Rufe können auch von uns Menschen leicht unterschieden werden. Weitere Hilfsmittel zur besseren Arterkennung sind Wissen über unterschiedliche Rufstandorte oder Rufzeiten.

Art:

Landlebensraum:

Laichgewässer:

Ruf :

Rotbauchunke
(Bombina bombina)

Au und Auwald

Mittlere bis große ruhige Gewässer

klagendes  „uuuuuuuh uuuuuuuh“

Gelbbauchunke
(Bombina variegata)

Laub- Mischwald

kleine temporäre Gewässer

kurzes gehacktes „uh uh uh„

Knoblauchkröte
(Pelobates fuscus)

Agrarlandschaft, offenes Gelände, Auen

krautreiche Auwaldgewässer

leises dumpfes „glock“

Erdkröte
(Bufo bufo)

Offene Landschaft, Gärten, Laubwälder

große stehende Gewässer

Kurzes hohes
„uurg“

Kreuzkröte
(Bufo calamita)

Vegetationsfreie Standorte, Flussbetten

temporäre Gewässer

krächzendes Trillern

Wechselkröte
(Bufo viridis)

Offene Landschaft, Flussbetten, Schotterflächen

temporäre Gewässer

hohes Trillern

Laubfrosch
(Hyla arborea)

Offene Landschaften, Hecken

gut besonnte Gewässer

lautes „gäck gäck gäck“

Moorfrosch
(Rana arvalis)

Wald, Moore

Auwaldtümpel, Moorgewässer

melodisches „whuuup whuup“

Springfrosch
(Rana dalmatina)

Auwald, Laubwald

stehende Gewässer

leises „upupupupupup“

Grasfrosch
(Rana temporaria)

Laubwald, offene Landschaft

Stehende, bis langsam fließende Gewässer

Dumpfes Knurren

Kleiner Wasserfrosch
(Pelophylax lessonae)

Ufervegetation, stark ans Wasser gebunden

Kleine bis mittlere stehende Gewässer

gezogenes „gwäääääääääääh“

Seefrosch
(Pelophylax ridibundus)

Ufervegetation, stark ans Wasser gebunden

Seen und größere Gewässer

keckerndes Lachen

Teichfrosch
(Pelophylax kl. esculentus)

Ufervegetation, stark ans Wasser gebunden

Stehende Gewässer jeglicher Größe

Typischer Froschruf
„quack

Die in Österreich vorkommenden Frösche und Kröten und ihre Rufe (hinter dem Link versteckt sich jeweils ein ausführliches Portrait der Art mit Verbreitungskarte):
Exkurs in die weite Welt der Amphibienkommunikation: Manchmal ist Rufen nicht die beste Art um Aufmerksamkeit zu erregen
Unter gewissen Umweltbedingungen sind andere Kommunikationsmittel besser geeignet um Artgenossen auf sich aufmerksam zu machen. Gegen einen laut plätschernden Wasserfall kann ein noch so kräftiger Rufer wenig ausrichten. Es gibt über die ganze Welt verteilt einige tropische Froscharten, die dieses Problem folgendermaßen gelöst haben. Manche dieser Frösche winken mit ihren Hinterbeinen um Aufmerksamkeit zu erregen, andere haben eine bunte Schallblase und blasen diese auf, ohne einen Ton zu erzeugen und fallen so durch „Blinken“ auf.

Amphibien als Modellorganismen in der Forschung
Amphibien sind äußerst gut geeignete Modellorganismen für die Erforschung von Kommunikation im Tierreich. Obwohl das Rufen unter Amphibien die am Weitesten verbreitete Art der Kommunikation ist, gibt es eine erstaunliche Bandbreite an weiteren Kommunikationsformen, die statt des Rufens oder zusätzlich zum Rufen verwendet werden.
Die bis dato wissenschaftlich belegten Formen der Kommunikation bei Fröschen und Kröten sind:

Akustisch (z.B. Gerhardt 1994)

Optisch (z.B. Hödl & Amézquita 2001) – Kommunikation durch Körperbewegungen in verschiedenen Varianten (z.B. Winken mit Vorder- und Hinterbeinen), oder durch Körperfarben: Grell gefärbte Körperteile werden bei Bedarf gezeigt.

Seismisch (z.B. Lewis & Narins 1985) – Kommunikation durch Vibrationen. Bei manchen Arten wird durch Trommeln mit den Zehen auf den Boden auf sich aufmerksam gemacht. Bei anderen Arten ist die Welle, die durch die Schallenergie beim Rufen im Wasser entsteht eine Orientierungshilfe um den Rufer zu finden.

Chemisch (z.B. Byrne & Keogh 2007) Durch verschiedene Duftstoffe können bei manchen Kröten Artgenossen erkannt und gefunden werden. Bei in Österreich heimischen Molchen setzt das Männchen unter Wasser ein Duftbouquet frei, das vom Weibchen  dazu verwendet wird um die Qualitäten des Freiers zu bewerten.

Multimodal (Narins et al. 2003, Rosenthal et al. 2004) – die Kombination der oben genannten Kommunikationskanäle: z.B. Akustisch für die Kommunikation über weite Strecken und optisch oder seismisch für den Nahbereich.


UNTERRICHTSIDEE

Fachdidaktische Überlegungen

Die Frösche, Kröten und Unken in Österreich sind eine überschaubare Gruppe von Tieren, die im Frühjahr mit ihrer Bindung an die Laichgewässer auch gut zu finden sind. Darüber hinaus machen sie sich zum Teil auch lautstark bemerkbar und man kann nur mit den Ohren verschiedene Arten nachweisen. In diesem Unterrichtsvorschlag geht es um die  Ausprägung dieser akustischen Vielfalt. Biodiversität ist ja nicht nur ein wissenschaftliches Konzept sondern hat auch ästhetische Aspekte und bezieht so alle unsere Sinneseindrücke mit ein. Vielfalt kann erst über bewusst wahrgenommene Unterschiede zwischen Objekten erfasst werden. Das betrifft einmal die optische Unterscheidung, setzt sich aber den anderen Sinnen fort. Man denke auch an die Wahrnehmung unterschiedlicher Gerüche bei Pflanzen (Thema Gewürze im Dezember), oder an die Wahrnehmung unterschiedlicher Lebensräume über die Temperaturempfindung wie zum Beispiel den Vergleich eines schattigen Waldes mit einem angrenzenden, von der Sonne beschienenen Bahndamm. In diesem Beitrag geht es um die differenzierte Wahrnehmung der Lautkommunikation. Am Beispiel der Amphibien soll gezeigt werden, dass diese Tiere nicht einfach nur „quaken“. Über diese wahrgenommenen Unterschiede sollen die heimischen Frösche, Unken und Kröten kennen gelernt und unterschieden werden können.

Mögliche Anknüpfungspunkte in den Lehrplänen der Schulstufen 5-12:

  1. Klasse: einheimische Tiere und Pflanzen die typisch für Lebensräume sind (v.a Wirbeltiere), Bau & Funktion in Zusammenhang mit Lebensweise & Lebensraum, verwandtschaftliche Beziehungen
  2. Klasse: vertiefend aus 1. Klasse, heimische Gewässer!
  3. vertiefend aus Klasse 1&2 (v.a mit Nutztieren)
  4. Ökologie & Biotopschutz, Lebensräume
  5. Biodiversität: an Hand ausgewählter Beispiele Zusammenhänge von Bau und Funktion der Organsysteme des Stoffwechsels (Ernährung, Verdauung, Atmung, Kreislauf, Ausscheidung) und deren Ausbildung in unterschiedlichen Organisationsebenen und Lebensräumen
  6. Systematik: Erfassen möglicher Ordnungsprinzipien der Organismen unter Heranziehung moderner Forschungsergebnisse z. B am Falle des Pelophylax kl. esculentus, Wissen über Bewegung als Kennzeichen des Lebens und über die biologischen Strukturen bei Tieren und Pflanzen, die Bewegungen ermöglichen
  7. Genetik & Evolution

Unterrichtsvorschläge (für 2 Stunden)

Unter den Materialien finden Sie Powerpoint-Präsentationen (sowohl eine für die Unterstufe, als auch eine erweiterte für die Oberstufe). Es ist daran gedacht, dass diese in der Klasse vom Lehrer oder der Lehrerin als Einstieg vorgetragen werden – die Struktur der Präsentation folgt dem Einleitungstext des Fachinfo-Textes. In den Präsentationen sind die Rufe der Amphibien eingebaut.

In der Folgestunde können die SchülerInnen mit dem Lern- & Quizprogramm JClic (Download und Installationsanleitungen unter eduhi.at oder auf der Website des AECC-Bio) über die Zuordnungsaufgaben herausfinden, wie gut sie die Rufe unterscheiden und den einzelnen Arten zuordnen können.

Weiterführende Ideen:

Exkursion im Frühjahr zu einem kleinen Stillgewässer, um die dortigen Arten akustisch zu bestimmen. Anschließend kann die Klasse die Funde an www.herpetofauna.at melden und so zu Lückenschlüssen in den Verbreitungskarten beitragen.

Sie können die mp3-Files den SchülerInnen auch für ihre Handys und mp3-Player zur Verfügung stellen. Auf einer Exkursion können dann Live-Aufnahmen mit den anderen Dateien verglichen werden, um so die Bestimmung zu ermöglichen.

Weitere Unterrichtsinfos, Links, Literatur:

www.herpetofauna.at - Ausgezeichnete Seite über alle in Österreich heimischen Amphibien und Reptilien,  mit Verbreitungskarten, vielen Bildern, etc.

http://www.karch.ch/karch/index15.html - Koordinationsstelle für Amphibien- und Reptilienschutz in der Schweiz: tolle Infos & Projektbeschreibungen

http://www.amphibienschutz.de/ - Die Website des Deutschen Naturschutzbundes zum Amphibien- & Reptilienschutz – wird ständig mit aktuellen Themen erneuert

http://www.nhm-wien.ac.at/nhm/Herpet/index.htm - Österreichische Gesellschaft für Herpetologie

http://www.nhm-wien.ac.at/nhm/Herpet/schulherpetologie/Julia_Amphibien/Inhalt_Amphibien.htm - Diplomarbeit über Arbeit mit Amphibien in der Schule

Wissenschaftliche Artikel zur Kommunikation von Amphibien:

Byrne, P.G. & Keogh, J.S.(2007): Terrestrial toadlets use chemosignals to recognize conspecifics, locate mates and strategically adjust calling behavior. Animal Behaviour, 74, pp 1155-1162.

Gerhardt, H.C (1994): The evolution of vocalization in frogs and toads. Annual review of ecology and systematics. 25, pp. 293-324.

Hödl, W. & Amèzquita, A. (2001): Visual signalling in anuran amphibians. In: Anuran communication (M. Ryan, ed.). Smithsonian Inst. Press. Washington, pp. 121-141. (Download: http://homepage.univie.ac.at/walter.hoedl/

Lewis, E. & Narins, P.M. (1985): Do Frogs communicate with seismic signals?. Science 227, 4683, pp. 187-189.

Narins, P.M., Hödl, W. and Grabul, D. (2003): Bimodal signal requisite for agonistic behavior in a dart-poison frog, Epipedobates femoralis. PNAS, 100, pp: 577-580. (Download: http://www.pnas.org/content/100/2/577.full)

Rosenthal, G.G., Rand, A.S., Ryan, M.J. (2004):  The vocal sac as a visual cue in anuran communication: an experimental analysis using video playback. Animal Behaviour, 68, pp 55-58. (Download: www.sbs.utexas.edu/ryan/Publications/2004/2004AnimBeh68%2055.pdf)



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Klicke auf die Bilder um die jeweiligen Rufe zu hören

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