Die unsichtbare Mauer: Warum Bioakustik präzises Mikroklima braucht

Wer das Verhalten von Fledermäusen untersucht, greift mangels Alternativen häufig auf die Wetterdaten der nächstgelegenen offiziellen Messstation zurück. Doch das Makroklima einer zehn Kilometer entfernten Wiese sagt herzlich wenig über das aus, was am Quartierausflug, über einem Gewässer oder an der Waldkante tatsächlich passiert.

Gerade thermischer Stress – Stauhitze im Hochsommer oder kalte Windböen im Frühjahr, die den Tieren enorme Wärme entziehen – zwingt Fledermäuse zu radikalen Verhaltensänderungen. Das Makroklima bildet das nicht ab. Das Mikroklima muss gemessen werden.

Doch es gibt noch ein zweites, weniger offensichtliches Problem – und das liegt direkt in der Luft.

🇬🇧 English Summary: The Invisible Wall in Bioacoustics

Why we cannot ignore environmental data when recording bats.

Many bioacoustic studies focus solely on the recorded calls, but there is a "hidden player" in every recording: Atmospheric Attenuation (α). According to ISO 9613-1, high-frequency sounds (like bat echolocation) are absorbed by the air depending on temperature, humidity, and air pressure.

Key insights of this article:

• The Detection Limit: At 40 kHz, a bat might be detectable at 40 meters on a dry night, but only at 20 meters when humidity rises.
• The Problem: Without precise local climate data, we cannot calculate the true source level or the actual detection range of our recorders.
• The Solution: The NEXUS system calculates these attenuation values (α) for frequencies from 20 to 110 kHz in real-time, directly in the field.

This "Invisible Wall" of air absorption determines what we hear—and what we miss. To make bat research truly comparable, we need to log the environment as precisely as the sound.

Die unsichtbare Mauer

Ultraschall verhält sich nicht wie Vogelgezwitscher. Je höher die Frequenz, desto stärker schluckt die Luft den Schall. Das bedeutet: Wie viel Raum ein Ultraschallmikrofon tatsächlich abhört, ist keine Konstante. Das effektive Erfassungsvolumen schrumpft und wächst mit jeder Temperaturschwankung und jeder Änderung der Luftfeuchtigkeit – still und unsichtbar.

Wenn auf der Tonspur plötzlich die Rufe fehlen, stellt sich damit eine entscheidende Frage: Waren wirklich keine Fledermäuse da – oder hat sich die akustische Reichweite für Hochfrequenzrufer witterungsbedingt drastisch verringert? Ohne harte Umweltdaten direkt am Aufnahmeort ist diese Frage schlicht nicht zu beantworten.

Der NEXUS: Präzise Daten genau dort, wo es zählt

Um diese Lücke zwischen groben Wetterdaten und der tatsächlichen Situation im Feld zu schließen, habe ich den NEXUS entwickelt. Er ist ausdrücklich kein "Set-and-Forget"-Gerät für den dauerhaften unbeaufsichtigten Betrieb, sondern ein mobiles, begleitendes System für präzise Datenerfassung während aktiver Messkampagnen.

Herzstück ist ein Seeed XIAO ESP32S3 Sense. Ihm zur Seite stehen ein BME680 für Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck, ein AIR530-Modul für die exakte GPS-Georeferenzierung sowie eine SparkFun-Wetterstation (SEN-15901), die Windgeschwindigkeiten und – besonders wichtig – kritische Böenspitzen erfasst. Das gesamte Setup läuft flexibel über eine handelsübliche 10.000-mAh-Powerbank.

Der entscheidende wissenschaftliche Vorteil liegt in der Echtzeit-Verarbeitung: Der Mikrocontroller berechnet die atmosphärische Schalldämpfung direkt nach ISO-Norm 9613-1 – spezifisch für 20, 40, 55, 80 und 110 kHz – und schreibt diese physikalischen Werte synchron mit allen Mikroklima-Daten, inklusive Max-Hold für Böenspitzen, als CSV auf eine SD-Karte.

Zeitgleich zeichnet der TeensyBat die Fledermausrufe auf. In der Nachbearbeitung mit BatDetect2 entsteht so ein vollständig synchronisierter Datensatz: lokales Mikroklima, gemessene Schalldämpfung und tatsächliche Rufaktivität – alles auf einer gemeinsamen Zeitachse.

Validierungsphase: Frühjahr 2026

Sobald die Fledermäuse aus dem Winterschlaf erwacht sind, beginnt die offizielle Validierungsphase im Feld. Dann starten die parallelen Messungen, das Dekodieren der Rufe und der direkte Abgleich der Datensätze. Begleitende Fotos des Messaufbaus im realen Einsatz werde ich hier im Blog veröffentlichen.

Daten suchen Doktorand

Die Technik steht. Die physikalischen Umweltdaten werden über jede Messkampagne hinweg lückenlos erfasst, die bioakustische Dokumentation ist gesichert. Was jetzt fehlt, ist die tiefgehende biologische Interpretation.

Wer aktuell ein fundiertes, datengetriebenes Thema für eine Master- oder Doktorarbeit in Verhaltensökologie oder Bioakustik sucht: Dieses Setup liefert hochpräzise Mikroklima- und Akustikdaten aus erster Hand. Die zentrale Frage – wie genau diktiert thermischer Stress das Jagdverhalten und die Rufausbreitung von Fledermäusen? – wartet auf jemanden, der sie ernsthaft angeht.

Bei Interesse freue ich mich über eine Kontaktaufnahme.