Allgemein gilt in der Natur: Große Tiere haben eine tiefe Stimme, kleine Tiere eine hohe. Der Grund dafür sind die physikalischen Eigenschaften der Stimmlippen. Ähnlich wie die Seiten einer Gitarre schwingen lange, dicke Stimmlippen langsamer und erzeugen dadurch tiefere Frequenzen; kurze, dünne Stimmlippen schwingen schneller und erzeugen höhere Frequenzen. Doch einige Tierarten bilden dank spezieller Stimm-Techniken eine Ausnahme von diesem Grundprinzip. So können Pferde trotz ihrer Größe hohe Töne mit einer Frequenz im Bereich von 1500 Hertz produzieren – höher als selbst eine Opern-Sopranistin käme. Gleichzeitig enthält ihr Wiehern auch tiefe Frequenzen.
Singen und Pfeifen
„In der Vergangenheit haben wir festgestellt, dass diese beiden Frequenzen für Pferde wichtig sind, da sie unterschiedliche Botschaften über die Emotionen der Pferde vermitteln“, erklärt Elodie Briefer von der Universität Kopenhagen. Unklar war allerdings, wie die großen Säugetiere beide Frequenzen erzeugen, obwohl die höhen Töne für sie eigentlich physiologisch nicht möglich sein sollten. „Um dieses biomechanische Rätsel zu lösen, mussten wir Ansätze aus der Veterinärmedizin und der Akustikphysik kombinieren“, sagt Briefers Kollege Romain Lefèvre.
Gemeinsam mit ihrem Team untersuchten Lefèvre und Briefer die Kehlköpfe lebender und verstorbener Pferde, werteten klinische Daten aus und erstellten akustische Analysen unter verschiedenen Bedingungen. Dabei stellte sich heraus, dass die hohen und die tiefen Frequenzen des Wieherns durch unterschiedliche Mechanismen zustande kommen. Die tiefen Töne entstehen, wie bei den meisten Säugetieren, durch die Schwingung der Stimmlippen, ebenso wie bei uns Menschen, wenn wir reden oder singen. Die hohen Töne dagegen ähneln eher einem Pfeifen – nur dass die Luft dabei nicht durch gespitzte Lippen gepresst wird, sondern durch einen festen Spalt im Kehlkopf.
Außergewöhnliche Technik
Um nachzuweisen, dass Gewebeschwingungen für die hohen Frequenzen keine Rolle spielen, bliesen die Forschenden wechselweise Luft und Helium durch die herausgenommenen Kehlköpfe verstorbener Pferde. Da die Schallgeschwindigkeit von Helium höher ist, verschob sich das ohnehin schon hohe Pfeifen zu noch höheren Frequenzen – ganz ohne Veränderungen der Stimmbandvibration. Das belegt, dass die hochfrequenten Anteile des Wieherns allein durch die Verwirbelungen der durch einen schmalen Spalt gepressten Luft entstehen, ohne Beteiligung der Stimme.
Eine solche Technik der Lauterzeugung war bisher nur von kleinen Tieren wie Mäusen und Ratten bekannt. Pferde sind die erste große Säugetierart, bei der dieses Pfeifen nachgewiesen wurde. Außergewöhnlich ist auch die Kombination des Pfeifens mit tieferen, auf Stimmbandvibrationen beruhenden Frequenzen. Diese sogenannte Biphonation stellt den Forschenden zufolge eine einzigartige stimmliche Anpassung der Pferde dar, die wahrscheinlich ihr kommunikatives Spektrum deutlich erweitert hat. Bei verwandten Arten wie Eseln und Zebras dagegen fehlen die hohen Komponenten. „Zu verstehen, wie und warum sich die Biphonation entwickelt hat, ist ein wichtiger Schritt zur Aufklärung der Ursprünge der erstaunlichen Stimmvielfalt von Säugetieren“, sagt Co-Autor David Reby von der Universität Lyon/Saint-Etienne.
Quelle: Romain Lefèvre (Universität Kopenhagen) et al., Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2026.01.004
