Im Fachbereich Biologie befassen wir uns damit, wie biologische Organismen Geräusche wahrnehmen und erzeugen. Derzeit konzentrieren sich alle unsere Arbeiten auf Tiere (einschließlich Menschen), obwohl die Akustik auch bei Pflanzen und Pilzen eine Rolle spielt. Während Hören und Vokalisieren im Tierreich weit verbreitet sind, kann die Art und Weise, wie Tiere das Gehörte interpretieren und welche Art von Geräuschen sie erzeugen, sehr unterschiedlich sein. Es gibt viele Faktoren, die diese Variation beeinflussen können, darunter Unterschiede in der Kognition, der akustischen Umgebung, den Kommunikationsbedürfnissen, der Physiologie und dem Grad der Sozialität einer bestimmten Art. Das Ziel unseres Fachbereichs besteht darin, zu beurteilen, wie diese Faktoren zusammenwirken, um das weitreichende akustische Verhalten zu fördern, das wir im gesamten Tierreich finden. Im Rahmen unserer langfristigen strategischen Ausrichtung trägt der Biologie-Cluster zum Lighthouse-Projekt Die Biologie der Musik bei.
Leiterin: Marisa Hoeschele
Diese Gruppe verbindet Musik und Biologie, um die Ursprünge der Musik anhand von artenübergreifenden Studien zu untersuchen. Musik ist wie Sprache in allen Kulturen der Welt anzutreffen. Auch isolierte Kulturen haben Musik. Alle musikalischen Systeme teilen wichtige Parallelen wie die Verwendung diskreter Noten und einen gleichmäßigen Takt. Wir untersuchen auch andere Tiere, um zu verstehen, welche Aspekte der Musik einzigartig menschlich sind und warum Menschen diese Fähigkeiten entwickelt haben könnten. Im Einzelnen sind hier einige aktive Forschungsrichtungen der Gruppe aufgeführt:
Das Wellensittich-Labor wurde ursprünglich 2013 von Marisa Hoeschele in der Abteilung für Kognitionsbiologie (jetzt Abteilung für Verhaltens- und Kognitionsbiologie) an der Universität Wien gegründet. Seit April 2021 befindet sich das Wellensittich-Labor am Institut für Schallforschung der ÖAW.
Leiterin: Angela Stöger-Horwath
Mammal Communication konzentriert sich auf die akustische Kommunikation von Säugetieren, insbesondere auf die Vielfalt akustischer Signale, entwickelte Wahrnehmungssysteme und die zugrunde liegenden kognitiven Fähigkeiten verschiedener Arten. Unsere Arbeit umfasst alle wesentlichen Themenkomplexe der Kommunikation, von der Schallproduktion bis zur Funktionsrelevanz kommunikativer Signale. Unser Ziel ist es, Mechanismen und selektive Wirkungskräfte zu verstehen, die bestimmte Signale, kognitive Stimmfähigkeiten und Kommunikationssysteme formen.
Ein Forschungsschwerpunkt liegt auf vokalem Lernen (auch Stimmlernen genannt), wo wir einen bedeutenden Beitrag geleistet haben, indem wir zeigten, dass auch Elefanten in der Lage sind Laute zu erlernen, bzw. zu imitieren. Die Entwicklung des Sprechens und der Sprache von Menschen hängt maßgeblichen von unserer Fähigkeit einander zu imitieren ab.
Ziel der Forschung ist es, mithilfe eines artübergreifenden vergleichenden Ansatzes herauszufinden, welche Arten außer dem Menschen in welchem Umfang zum stimmlichen Lernen fähig sind. Trotz der Vielfalt vokalisierender Arten im Tierreich, wurde das vokale Lernen bisher nur bei acht Tiergruppen nachgewiesen, darunter eben uns Menschen, Fledermäuse, Wale, Robben, Elefanten und drei entfernt verwandte Vogelgruppen, darunter Singvögel, Papageien und Kolibris.
Darüber hinaus wollen wir das Potenzial für den Einsatz künstlicher Intelligenz zur Entschlüsselung der Tierkommunikation erforschen und dieses Wissen auf Naturschutzbemühungen anwenden (z. B. Erforschung „intelligenter“ akustischer Überwachungssysteme).
Wir arbeiten mit vielen internationalen Einrichtungen und Forschern sowie Unternehmen zusammen, die unsere Forschung unterstützen.
Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, das einzigartige Phänomen der menschlichen Musik aus biologischer Perspektive zu verstehen. Der Grund, warum wir Musik aus biologischer Perspektive betrachten, ist, dass Musik in allen Kulturen der Welt zu finden ist, selbst isolierte Kulturen entwickeln Musik. Daher scheint Musik etwas zu sein, das Menschen als Spezies automatisch tun, genau wie Sprache, Gehen und das Herstellen von Werkzeugen. Selbst Babys interessieren sich für Musik, bevor sie sprechen können. Alle Musikkulturen haben ähnliche Grundkonzepte wie Rhythmus, Takt, diskrete Töne und Harmonien. Diese kulturübergreifenden Ähnlichkeiten geben einen Hinweis darauf, welche Aspekte der Musik möglicherweise biologische Wurzeln haben, während die Unterschiede wahrscheinlich kulturell bedingt sind.
Gleichzeitig sind wir nicht die einzige Spezies auf diesem Planeten, die über viele dieser musikalischen Fähigkeiten verfügt. Auch andere Tiere achten auf Rhythmus und Tonhöhe und erzeugen manchmal aktiv Tonfolgen, die wir als musikalisch bezeichnen würden. Wir verfolgen einen artenübergreifenden Ansatz, um die Biologie der Musik zu verstehen, indem wir Menschen mit anderen Tieren vergleichen. Auf diese Weise können wir herausfinden, welche Eigenschaften mit Musikalität in Verbindung stehen könnten, was uns helfen kann, das menschliche Verhalten besser zu verstehen.
Wir haben beispielsweise gezeigt, dass die weiblichen Papageien in unserem Labor, Wellensittiche, aktiv gerne rhythmische Geräusche hören. Wir wissen, dass die Männchen für die Weibchen rhythmische Tanzvorführungen aufführen und dass die Weibchen die Vokalisierungen der Männchen beeinflussen können. Papageien ähneln insofern den Menschen, als sie den Rhythmus in Musik erkennen und dazu tanzen können, was offenbar nur bei Tieren vorkommt, die Geräusche imitieren können. Wir Menschen sind in gewisser Weise wie die Papageien unter den Primaten, denn wir sind die einzigen Mitglieder der Primatenfamilie, die Geräusche aus ihrer Umgebung imitieren können. Faszinierenderweise könnte gerade diese Fähigkeit zur Imitation von Geräuschen mit unserer Fähigkeit zu tanzen zusammenhängen: Sowohl die Fähigkeit, sich im Takt zu bewegen, als auch die Fähigkeit, Geräusche zu imitieren, erfordern, dass wir unsere Körperbewegungen (entweder den gesamten Körper oder den Stimmapparat) mit externen akustischen Informationen koordinieren.
Ein weiteres Beispiel ist, dass Tonleitern auf der ganzen Welt viele ähnliche musikalische Intervalle aufweisen und in der Regel auf der Oktave basieren: Das heißt, die Notennamen wiederholen sich jedes Mal, wenn sich die Frequenz verdoppelt (in der westlichen Musik bilden C, D, E, F, G, A, H und dann wieder C eine C-Dur-Tonleiter). Die in allen Kulturen vorkommenden gemeinsamen Intervalle, einschließlich der Oktave, finden sich in den natürlichen Obertönen der menschlichen Stimme, die im Vergleich zu anderen Tieren besonders klar erzeugt werden, da wir über eine unter Primaten einzigartige stimmliche Anpassung verfügen, die es uns Menschen ermöglicht, besonders musikalische Vokalisierungen zu erzeugen. Wenn Kinder sprechen oder singen lernen, imitieren sie oft Töne außerhalb ihres Stimmumfangs (z. B. einen Mann mit tiefer Stimme), indem sie eine Oktavbeziehung verwenden und so die harmonischen Informationen anpassen.
Auch andere Arten erzeugen Obertöne und achten daher in einigen Fällen ebenfalls auf dieselben musikalischen Intervalle. Wir haben beispielsweise gezeigt, dass Ratten Töne, die eine Oktave voneinander entfernt sind, ähnlich behandeln wie Menschen. Daraus haben wir geschlossen, dass wir Menschen Tonleitern in der Form erzeugen, wie wir es tun, aufgrund unserer besonders klaren harmonischen Vokalisierungen, unserer Fähigkeit, Vokalisierungen zu lernen (was im Tierreich eher ungewöhnlich ist; die meisten Vokalisierungen sind angeboren), unserer unterschiedlichen Stimmumfänge und der Tatsache, dass wir gleichzeitig singen. Andere Tiere weisen Teilmengen dieser Merkmale auf (z. B. singen einige gleichzeitig, einige lernen ihre Vokalisierungen usw.), daher arbeiten wir derzeit daran, herauszufinden, welche dieser Merkmale für die Musikalität einer Spezies am wichtigsten sind.
