title: Fegefeuer

text: Der von Papst Johannes Paul II. im Jahr 1992 approbierte Katechismus der Katholischen Kirche behandelt das Fegefeuer im Artikel 12 „Ich glaube das ewige Leben“ unter III „Die abschließende Läuterung – das Purgatorium“.


title: Fegefeuer

text: Der Weltkatechismus bringt das oben genannte Zitat von Gregor dem Großen zur Verdeutlichung: „Man muss glauben, dass es vor dem Gericht für gewisse leichte Sünden noch ein Reinigungsfeuer gibt, weil die ewige Wahrheit sagt, dass, wenn jemand wider den Heiligen Geist lästert, ihm weder in dieser noch in der zukünftigen Welt‘ vergeben wird . Aus diesem Ausspruch geht hervor, dass einige Sünden in dieser, andere in jener Welt nachgelassen werden können.“


title: Fegefeuer

text: Das Kompendium des Katechismus der Katholischen Kirche (KKKK Nr. 210) beschreibt das Purgatorium (Fegefeuer) so:


title: Fegefeuer

text: Diesen Gedanken griff er auch nach seiner Wahl zum Papst in einer im Rahmen einer Generalaudienz gehaltenen Katechese über Katharina von Genua auf. Bei Katharina werde „das Fegefeuer nicht als Element der unterirdischen Welt dargestellt.“ Es sei „kein äußeres, sondern ein inneres Feuer“:


title: Fegefeuer

text: In den Ostkirchen sind diese Gedanken der westlichen Theologie weitgehend unbekannt geblieben. Die orthodoxe Ablehnung der westlichen Fegefeuerlehre war einer der Gründe für das letztliche Scheitern der versuchten Wiedervereinigungen der Kirchen auf dem Zweiten Konzil von Lyon 1274 und dem Konzil von Florenz (Ferrara-Florenz) 1438/39. Die Orthodoxie kennt das Gebet für die Seelen der Verstorbenen, aber keine offizielle Erklärung für seine Wirksamkeit. In der Volksfrömmigkeit einiger orthodoxer Länder ist die Lehre von den „Zollhäusern“, die die Seele auf dem Weg in den Himmel zu passieren hat, und dem „Zoll“, den sie dort zahlt, im Ansatz mit dem Fegefeuer vergleichbar; allerdings ist diese Lehre nie dogmatisiert worden.


title: Fegefeuer

text: Martin Luther erkannte in seinen Frühschriften die Existenz des Fegefeuers an, distanzierte sich jedoch 1530 im Zusammenhang mit der Verlesung der Confessio Augustana von dieser Lehre: „Ein Widerruf vom Fegfeuer.“ Die Kritik geht in zwei Richtungen: es gebe keine biblische Begründung, und die Fegfeuerlehre führe zu schweren Missbräuchen in der kirchlichen Praxis (Ablass). Sowohl Luther als auch Philipp Melanchthon blieben aber weiterhin an den Purgatoriums-Texten aus der Alten Kirche orientiert und versuchten, mit den Kirchenvätern und gegen neuere theologische Entwicklungen zu argumentieren. In den Schmalkaldischen Artikeln (1537) setzte sich Luther noch einmal mit dem Thema Fegefeuer auseinander: „Darum ist das Fegefeuer mit all seinem Gepränge, Gottesdienst und Gewerbe für lauter Teufelsgespinst zu achten. Denn es geht … gegen den Hauptartikel, wonach allein Christus und nicht Menschenwerk den Seelen helfen soll.“ Luther argumentiert von der Rechtfertigungslehre her; die Annäherungen im ökumenischen Gespräch zwischen der römisch-katholischen Kirche und den Reformationskirchen beim Thema Rechtfertigung können daher auch auf das alte Kontroversthema Fegefeuer Auswirkungen haben: „Ihre kirchentrennende Funktion verliert die Lehre vom Fegfeuer, wenn sie ganz unter das Vorzeichen der gratis erfolgenden Rechtfertigung im Endgericht tritt (die der Glaube allein um Christi willen und nur im Vertrauen auf ihn erlangt), um von dort aus in die Stellung eingerückt zu werden, welche die Rechtfertigungstheologie dem Gericht nach den Werken zuweist.“


title: Fegefeuer

text: Der Anglikanismus lehnt die Vorstellung eines Fegefeuers als dem Wort Gottes widersprechend ab. Festgelegt wurde dies bereits in Artikel 22 der Neununddreißig Artikel.


title: Fegefeuer

text: Im Mittelalter wurde das Fegefeuer oft bildlich als eine von Feuer und Glut erfüllte Höhle dargestellt, darin der Hölle ähnlich. Dennoch lassen sich die Darstellungen klar unterscheiden: Die im Fegefeuer büßenden Seelen erheben ihre Hände und Gesichter flehend Richtung Himmel. Die Seelen in der Hölle haben keine Hoffnung auf Erlösung und wenden sich daher nicht mehr nach oben. In größeren Bildkompositionen ist das Fegefeuer meist auf der linken Bildseite, also zur Rechten Gottes, zu finden.


title: Fegefeuer

text: Die berühmteste literarische Darstellung des Fegefeuers ist der zweite Teil der "Göttlichen Komödie" von Dante. Das Läuterungsmotiv wird auch etwa in der Weihnachtsgeschichte von Charles Dickens literarisch umgesetzt.


title: Fegefeuer

text: In Filmen wird das Motiv sowohl in Komödien ("Und täglich grüßt das Murmeltier", "Wer früher stirbt ist länger tot") als auch in Thrillern ("Jacob’s Ladder – In der Gewalt des Jenseits") aufgegriffen.


title: Fegefeuer

text: In der Musik trägt der dritte Satz der unvollendeten 10. Sinfonie von Gustav Mahler die Überschrift "Purgatorio".


title: Fegefeuer

text: In den indischen Religionen Hinduismus, Buddhismus, Jainismus und Sikhismus existiert die Vorstellung eines Daseins in einer der Läuterung dienenden Unterwelt namens Naraka, als Teil des Kreislaufes der Reinkarnation. Ähnliche Gedanken gibt es auch in der platonischen Seelenlehre. Im Tengrismus besteht der Glaube an die Unterwelt Tamag, in welcher die Ungerechten bestraft würden, bevor sie in das dritte Stockwerk des Himmels gebracht würden. Im Zoroastrismus findet sich der Glaube an ein Endgericht, bei dem alle Menschen einen Fluss aus geschmolzenem Blei durchqueren müssen, welches den Gerechten wie warme Milch vorkommen werde, während die Ungerechten darin (im "hammistagan") gereinigt würden, bevor die Zeit des Sieges des Guten über das Böse anbreche. Die Mandäer glauben an eine Läuterung der Seelen im Inneren des Dämons Ur bevor am Ende der Tage die Entscheidung ergehe, wer mit diesem ausgelöscht oder aus seinem Rachen befreit werde. Innerhalb des Islams existieren unterschiedliche Ansichten hinsichtlich der Frage, ob der Aufenthalt in Dschahannam ewig oder vorübergehend sei.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Ein integrierter Schaltkreis, auch integrierte Schaltung (, kurz IC; die Buchstaben werden einzeln gesprochen: [] [] bzw. veraltet "IS") ist eine auf einem dünnen, meist einige Millimeter großen Plättchen aus Halbleiter-Material aufgebrachte elektronische Schaltung. Sie wird manchmal auch als "Festkörperschaltkreis" oder "monolithischer Schaltkreis" ( bzw. "") bezeichnet. Dieser "Chip" () ist meist zum Schutz und zur einfacheren Kontaktierung in einem mehrfach größeren Chipgehäuse eingekapselt. Ein IC enthält typischerweise eine Kombination von zahlreichen miteinander elektrisch verbundenen elektronischen Halbleiterbauelementen wie Transistoren, Dioden und/oder weiteren aktiven und passiven Bauelementen.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Integrierte Schaltkreise können heutzutage Schaltungen mit vielen Milliarden elektronischen Bauelementen (insbesondere Transistoren) umfassen, so dass auch hochkomplexe Schaltungen wie Mikroprozessoren und Speicherchips auf wenige Quadratmillimeter kleinen Halbleiterplättchen untergebracht werden können. Seit Anfang der 1990er Jahre werden die Mikrostrukturen dieser Elemente schon im Nanometer-Bereich gefertigt. Die rechteckigen Halbleiterplättchen werden "Chip" genannt (auch schon im Rohzustand), insbesondere zusammen mit dem aufgebrachten elektronischen Schaltkreis auch "Mikrochip". Die Herstellung von ICs erfolgt in eigenen Halbleiter-Fabriken in absolut staubfreien Reinräumen und umfasst eine Vielzahl von Prozessschritten physikalischer und chemischer Art. Da generell die Leistungsfähigkeit von Mikroprozessoren und Speicherchips mit kleiner werdenden Strukturen auf dem Chip zunimmt, bewegt sich deren Miniaturisierung oft an der Grenze des technisch und physikalisch Machbaren. Es existieren jedoch auch zahlreiche, insbesondere standardisierte ICs wie Logikbausteine und Operationsverstärker, wo dies nur eine geringe Rolle spielt – so enthalten die Logik-Chips der weit verbreiteten, bereits seit den 1970ern hergestellten 74xx-Serie nur eine Anzahl Transistoren im ein- oder zweistelligen Bereich.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Umgangssprachlich wird inzwischen "Mikrochip" bzw. "Chip" teilweise mit einem "IC" gleichgesetzt, obwohl der Chip nur das „Innenleben“ eines Schaltkreises darstellt, also das als "Die" bezeichnete Halbleiterplättchen mit der eigentlichen Schaltung darauf.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Abzugrenzen von integrierten Schaltkreisen sind außerdem Doppel-, Dreifach- oder weitere Mehrfach-Bauelemente (unabhängig ob als Halbleiter-Bauelement oder Röhre), die sich jeweils in einem gemeinsamen Gehäuse oder Glaskolben wie Doppel-Dioden, -Trioden, -Pentoden, Doppel- bzw. Dreifach-Darlington-Transistoren usw. befinden.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Vor der Entwicklung integrierter Schaltungen gab es aktive elektronische Bauelemente, die zusammen mit mehreren passiven fest verdrahtet und in einem Gehäuse ausgeliefert wurden. Ein Beispiel waren die Mitte der 1920er Jahre entwickelten Elektronen- bzw. Vakuumröhren "3NF" und "2HF" – erstere eine Dreifachröhre, ähnlich der späteren Doppel-Triode "ECC83". Im Unterschied zu der jüngeren Röhre waren bei beiden 1920er-Röhren, wie in einem IC, jedoch zusätzlich bereits im Inneren des Kolbens der Röhre vier bzw. zwei Widerstände und zwei oder ein Kondensator eingearbeitet. Daraus resultierten fertige Radio-Schaltungen – die "3NF" als Basisschaltung zum Ortsempfang und Verstärkung und die "2HF" zusätzlich zum optionalen Fernempfang, bei denen lediglich die Außenkomponenten zur Senderwahl, Spannungsversorgungen und Wiedergabe (Lautsprecher oder Kopfhörer) sowie die Antenne angeschlossen werden mussten.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Bis Ende der 1950er Jahre wurden elektronische Schaltungen mit diskreten Bauteilen aufgebaut, d. h. mit einzelnen Transistoren, Dioden etc., die auf einer Leiterplatte zu einer Schaltung zusammengefügt wurden, vgl. Integration (Technik). Dies war hinsichtlich Größe und Lebensdauer bereits ein wesentlicher Durchbruch gegenüber den damals konkurrierenden Elektronenröhren.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Zwar gab es schon vor der Erfindung des Transistors elektronische Bauelemente, die mehrere Funktionen in einem Bauteil integrierten, in Form von Mehrsystemröhren, Verbundröhren wie der "3NF", Duodioden oder auch mehranodigen Quecksilberdampfgleichrichtern, die in einem Bauteil die Funktion mehrerer gesteuerter oder ungesteuerter Gleichrichter (eine Kathode und mehrere Anoden) vereinten. Transistoren weisen gegenüber den Vakuumröhren entscheidende Vorteile auf, z. B. geringere Leistungsaufnahme und Größe. Mit der Anwendung von Leiterplatten bzw. Platinen und der daraus resultierenden Verkleinerung der Produkte begann diese neuere Technik die frühen röhrenbasierten integrierten Systeme zu verdrängen. Dieser Trend verstärkte sich mit der Entwicklung und dem massiven Einsatz von integrierten Schaltungen ab den 1960er Jahren vollends.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Kaum bekannt ist der bereits 1949 von Werner Jacobi erfundene und patentierte „Halbleiterverstärker“, eine Schaltung aus fünf Transistoren auf einem als Trägermaterial dienenden Halbleiter. Diese bilden eine dreistufige Verstärkerschaltung in Form eines integrierten Schaltkreises. Zwei Transistoren werden „über Kopf“ geschaltet und bewirken damit die Impedanzwandlung zwischen den Transistorstufen. Jacobi hielt fest, dass damit zum Beispiel Hörgeräte klein, leicht und billig realisiert werden können.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Eine umgehende wirtschaftliche Nutzung seines Patentes ist nicht bekannt. Die Formulierung des Integrationsgedankens in der am 15. Mai 1952 bekannt gemachten Patentschrift lautet: „Halbleiterverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Halbleiter mehrere in verschiedenen Schalt- bzw. Verstärkerstufen wirkende Elektrodensysteme aufgesetzt werden.“ Damit geht zum Beispiel die Integration mehrerer Leuchtdioden in ein Gehäuse im Grundgedanken auf Jacobi zurück.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Der erste integrierte Schaltkreis (ein Flipflop) wurde im September 1958 von Jack Kilby entwickelt. Er bestand aus zwei Bipolartransistoren, welche auf einem Germanium-Substrat befestigt und durch Golddrähte verbunden wurden. Dieser Hybrid-Schaltkreis ist somit ein erstes Beispiel der Umsetzung der schon bekannten Transistor-Transistor-Logik (TTL) auf einen Schaltkreis. Sie war eine Vorstufe zur Weiterentwicklung der TTL-Schaltungen hin zu kleineren Bauformen.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Den ersten „monolithischen“, d. h. aus bzw. in einem einzigen einkristallinen Substrat gefertigten, integrierten Schaltkreis meldete Robert Noyce im Juli 1959 zum Patent an. Das Entscheidende an der Erfindung von Noyce war die komplette Fertigung der Bauelemente einschließlich Verdrahtung auf einem Substrat. Für die Herstellung wurden bereits fotolithografische Verfahren und Diffusionsprozesse genutzt, die Fairchild Semiconductor kurz zuvor für die Herstellung des ersten modernen Diffusions-Bipolartransistors entwickelt hatte.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Unter anderem auf diesen Techniken basierend wurden 1970/71 nahezu gleichzeitig die ersten Mikroprozessoren von drei Firmen vorgestellt: der Intel 4004, der Texas Instruments (TI) TMS 1000 und der Garrett AiResearch „Central Air Data Computer“ (CADC).


title: Integrierter Schaltkreis

text: Die ersten integrierten Schaltkreise in Serienproduktion entstanden Anfang der 1960er Jahre (vor allem bei Texas Instruments und Fairchild Semiconductor). Sie bestanden lediglich aus bis zu wenigen Dutzend Bipolar-Transistoren (, SSI), typischerweise in RTL-Technik. Mit den Jahren wurden die Bauelemente jedoch immer weiter verkleinert, passive Bauelemente wie Widerstände integriert sowie die Komplexität der integrierten Schaltkreise gesteigert. Damit erhöhte sich auch die Anzahl der Transistoren pro Chip beziehungsweise pro Flächeneinheit; dabei war die Anzahl der Transistoren die wichtigste Kenngröße von ICs.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Ein fördernder Faktor für die Weiterentwicklung waren die Rüstungsindustrie und die Raumfahrt. Bis Mitte der 1960er Jahre war die US-Regierung Hauptabnehmer integrierter Schaltkreise. Ziel war die Miniaturisierung der Technik beider Bereiche. Ab 1965 erfolgte die Ausrüstung des Gemini-Programms mit Bord-Computern auf Basis von ICs.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Mit der "medium-scale integration" (MSI) fanden einige hundert Transistoren, bei der ' (LSI) Anfang der 1970er einige tausend Transistoren Platz auf einem Chip. Damit war es erstmals möglich, einen ganzen Hauptprozessor (CPU) als sogenannten Mikroprozessor auf einem Chip zu integrieren, was die Kosten für Computer extrem reduzierte. Anfang der 1980er folgte die ' (VLSI) mit einigen hunderttausend Transistoren, mittels derer man schon bald Speicherchips (RAM) mit einer Kapazität von 256 KiBit und 1 MiBit herstellen konnte. Mit dieser Weiterentwicklung der Fertigungstechnologie ging eine immer höhere Entwurfsautomatisierung (siehe Chipentwurf) des Designs und der zur Fertigung erforderlichen Fotomasken einher, ohne die eine Entwicklung komplexerer Schaltungen nicht mehr möglich war.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Im Jahr 2010 enthielten Grafik-Prozessoren bis zu drei Milliarden Transistoren (siehe Nvidia Tesla), „normale“ General-Purpose-CPUs bis zu 1,17 Milliarden Transistoren (Intel Core i7-980X). Der Itanium 2 Tukwila besteht aus 2,05 Milliarden Transistoren. Mittlerweile sind Grafikprozessoren bei Transistorzahlen von über acht Milliarden Transistoren angelangt (Nvidia GTX TitanX). Noch größere Zahlen werden bei Speicherbausteinen erreicht, bei allerdings geringerer Komplexität des gesamten Chips.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Das Hauptmerkmal von integrierten Schaltungen ist eine große Zahl an verschiedenartigen oder gleichen aktiven und passiven Bauelementen – zu letzteren gehören Widerstände und Kondensatoren – sowie verbindenden Leiterzügen auf oder in einem einkristallinen Substrat. Damit bilden sie das Pendant zu Schaltkreisen aus auf einer Leiterplatte gelöteten einzelnen (diskreten) Bauelementen. Eine Zwischenstellung nehmen Dickschicht- und Dünnschichtschaltungen – wobei Bauteile durch Aufdampfen und Strukturieren einer dünnen Schicht auf einem Glassubstrat hergestellt werden – sowie (Hybridschaltkreise) ein. Es gibt eine Reihe weiterer Unterscheidungen:


title: Integrierter Schaltkreis

text: Sensor- und Aktor-ICs sind Wandler zwischen unterschiedlichen physikalischen Größen, die mit mikroelektronischen Technologien gefertigt werden. Beispiele sind ICs in CMOS-Kameras, Mikrospiegelaktoren, Hallsonden, Beschleunigungssensoren oder Schaltkreise zur Messung ihrer Temperatur, der Beleuchtungsstärke oder zum Empfang digitaler Infrarot-Signale


title: Integrierter Schaltkreis

text: Die Fertigung von integrierten Schaltungen erfolgt vollständig auf Wafern (einkristalline Halbleiterscheibe), man spricht daher auch von einer „monolithischen Fertigung“ oder „monolithischen Integration“. Dabei werden auf einem 300-mm-Wafer zwischen ca. 80 (bei sehr großen Prozessoren meist mit größerem Cache, z. B. Intel Tukwila) und mehr als Zehntausend (bei Einzeltransistoren, einfachen Schaltungen, LEDs, Photodioden etc.) meist identische integrierte Schaltkreise parallel hergestellt, was unter anderem die Herstellungskosten senkt. Der Fertigungsprozess kann (neben Funktionstests) in drei grundlegende Abschnitte eingeteilt werden:


title: Integrierter Schaltkreis

text: Eine „hybride Integration“ (Hybridtechnik) – eine Kombination von Bauelementen aus unterschiedlichen Werkstoffen und Fertigungsprozessen, wie der Dünn- und Dickfilmtechnik – wie sie unter anderem bei der Herstellung von Mikrosystemen genutzt wird, findet bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen bislang keine Anwendung. Ein vergleichbarer Aufbau, der 3D-Integration, bei dem mehrere Chips übereinandergestapelt und elektrisch miteinander verbunden werden, könnte aber in zukünftigen ICs Verwendung finden, vgl. Multi-Chip-Modul.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Das Grundmaterial (Substrat) dient in der Regel sowohl als Träger als auch als Basismaterial für die aktiven Gebiete von Dioden und Transistoren. Mehr als 99 Prozent der integrierten Schaltkreise nutzen Silicium als Substratmaterial. Für sehr hochfrequente oder optische Anwendungen kommen auch andere Materialien wie Galliumarsenid zum Einsatz. Für spezielle Anwendungen werden Silicon-on-Insulator-Substrate (SOI-Substrate) oder Silicium auf dem isolierenden Substrat wie Saphir verwendet (engl. "", SOS).


title: Integrierter Schaltkreis

text: Damit die hohen Anforderungen der Mikroelektronik erfüllt werden können, muss das Substrat in Form von hochreinen Einkristallen hergestellt werden. Im Falle des Siliciums wird zunächst aus einer hochreinen Siliciumschmelze (vgl. Gewinnung von Reinsilicium) ein einkristalliner Zylinder (Ingot) gezogen. Dazu wird vornehmlich das sogenannte Czochralski-Verfahren (CZ-Verfahren) genutzt. Ein alternatives Verfahren ist das Zonenschmelzen, was auch zur weiteren Reinigung der CZ-Ingots eingesetzt werden kann; für einige Spezialanwendungen sind höhere Reinheitsgrade notwendig als ein Fremdatom auf 10 Atomen der CZ-Ingots. Die Ingots werden in 0,5 bis 1,5 mm dünne Scheiben, die sog. Wafer, zersägt. Die heute (2016) in der Massenproduktion verwendeten Siliciumwafer haben Durchmesser von 150, 200 oder 300 mm (auch 6, 8 oder 12 Zoll bezeichnet), während sich Wafer von 450 mm noch in der Einführungsphase befinden. Sie erhalten durch verschiedene Ätz-, Schleif- und Polierprozesse eine nahezu perfekte ebene Oberfläche mit Unebenheiten in der Größenordnung kleiner einem Nanometer, das heißt nur wenigen Atomlagen.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Bei der Fertigung von integrierten Schaltkreisen werden alle Arbeitsschritte vor dem Zerteilen des Wafers unter dem Begriff (dt. etwa "vorderer/erster Abschnitt") zusammengefasst. Sie erfolgt in Reinräumen, mit einer sehr geringen Dichte von Staubpartikeln. Dies ist nötig, weil selbst kleinste Partikel (< 0,1 µm) bereits den Ausfall eines kompletten Schaltkreises verursachen können.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Die Front-End-Fertigung unterteilt sich nochmals in zwei größere Bereiche: das (FEoL) und das (BEoL). Sie unterscheiden sich sowohl hinsichtlich der zu fertigenden funktionellen Elemente als auch der eingesetzten Fertigungsverfahren der Halbleitertechnik und Materialien.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Ausgehend von einem unstrukturierten Wafer umfasst das im Wesentlichen alle Prozessschritte für die Herstellung der elektrisch aktiven und passiven Bauelemente (Transistoren, Kondensatoren und auch Widerstände).


title: Integrierter Schaltkreis

text: Im werden hingegen die elektrischen Verbindungen zwischen diesen Bauelementen gefertigt und so erst zu einer funktionierenden elektronischen Schaltung verknüpft. Im übertragenen Sinn werden hierbei Drähte, also dünne elektrische Leitungen aus Metall, gefertigt und gemäß dem Schaltplan verknüpft. Daher spricht man auch von Verdrahtung oder Metallisierung.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Grobe Trennlinie für das FEoL und das BEoL ist die Kontaktierung der Transistorelektroden. Die hierbei grundlegend verwendeten Verfahren entsprechen in großen Teilen dem im BEoL. Da in diesem kritischen Bereich jedoch spezielle Techniken und wiederum andere Materialien genutzt werden, ist dieser nicht klar einem der Bereiche zuzuordnen. Daher hat sich für diesen Fertigungsabschnitt die Bezeichnung etabliert.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Im Folgenden werden vereinfacht die wesentlichen Prozessfolgen für die Fertigung moderner, sogenannter Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) innerhalb größerer integrierter Schaltkreise beschrieben.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Die Front-End-Fertigung eines typischen CMOS-Mikroprozessors startet mit der Herstellung der Isolationsbereiche zwischen den einzelnen Bauelementen. Seit Ende der 1990er-Jahre wird hierzu weitgehend die sogenannte Grabenisolation (engl. , STI) genutzt. Hierbei werden zunächst große Grabenbereiche in das Substrat (meist Silizium) geätzt. Die Definition dieser Bereiche erfolgt über eine zuvor fotolithografisch strukturierte Lackmaske, die die späteren aktiven Transistorbereiche vor dem Ätzangriff schützt. Nach dem Ätzen werden die Gräben unter Einsatz von Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) mit einem elektrisch isolierenden Material (vornehmlich Siliziumdioxid) aufgefüllt. Um sicherzustellen, dass keine ungefüllten Bereiche entstehen, wird deutlich mehr Material abgeschieden, als notwendig ist. Um anschließend wieder die für die fotolithografische Strukturierung notwendige glatte Oberfläche zu erhalten, wird das überschüssige Material durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) abgetragen und die Waferoberfläche eingeebnet.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Nun folgt der nächste Fertigungsabschnitt, die Herstellung der sogenannten „Wannen“ (im Englischen ) und der Vorbereitung des späteren Transistorkanals durch Dotierung des Substratmaterials. Dabei wird die extrinsische elektrische Leitfähigkeit des Substratmaterials lokal geändert. So entsteht beispielsweise durch Dotierung eines üblicherweise genutzten p-leitenden Silizium-Wafers (siehe auch Czochralski-Verfahren) mit Bor eine n-leitende Wanne, in dem anschließend die p-Kanal-Feldeffekttransistoren (FET), also ein Transistor, dessen Funktion auf der Ausprägung eines elektrisch p-leitenden Kanals basiert, hergestellt werden. Die Wannendotierung ist notwendig, um überhaupt die zwei unterschiedlichen Varianten von Feldeffekttransistoren (n-Kanal- und p-Kanal-Transistoren) für die seit einigen Jahrzehnten bei integrierten Schaltkreisen üblicherweise genutzte CMOS-Technik herstellen zu können. Darüber hinaus tragen die bei der Wannenherstellung entstehenden p-n-Übergänge dazu bei, die unterschiedlich dotierten Bereiche elektrisch zu entkoppeln. Die einfachste Variante ist der bereits beschriebene Einfachwannenprozess (hier für eine p-Wanne). Für bestimmte Anforderungen wird aber auch ein Zweifach- (p- und n-Wanne; engl. ) oder Dreifachwannenprozess (engl. ) verwendet. Die Dotierung selbst erfolgt heutzutage in der Regel mittels Ionenimplantation ganzflächig über den Wafer. Um die Bereiche zu schützen, die nicht oder anders dotiert werden sollen, werden diese mithilfe einer zuvor fotolithografisch strukturierten Lackmaske abgedeckt, diese wird wie üblich nach den Prozessen einer „Strukturierungsebene“ durch nasschemische Prozesse (z. B. Piranha-Lösung) und/oder Plasmaveraschung entfernt. Diese gleichen Prozesse werden auch für die Dotierung des Transistorkanals eingesetzt. Im Unterschied zu den Wannen werden die Dotierungen jedoch nahe an der Oberfläche eingebracht. Zum Abschluss folgt in der Regel ein Temperaturprozess, der die bei der Ionenimplantation entstandenen Gitterstörungen ausheilt und die Dotierungen durch den Einbau in das Kristallgitter des Substrats elektrisch aktiviert.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Der dritte Prozessabschnitt dient dem Aufbau des Gate-Schichtstapels und der Gate-Strukturierung. Im Falle des in den 1990er- und 2000er-Jahren üblichen CMOS-Prozesses mit Siliziumdioxid als Gatedielektrikum und Polysilizium als Gateelektrode wird zunächst das sehr dünne (wenige Nanometer dicke) Gateoxid erzeugt, häufig durch „Rapid Thermal Oxidation“ (RTO, dt. etwa "schnelle thermische Oxidation"). Es folgt die ganzflächige Abscheidung eines Schichtstapels aus Polysilizium und einer dünnen Verkapselungsschicht aus Siliziumdioxid. Diese Oxidschicht wird mittels Fotolithografie und Ätzen strukturiert. Die entstehende strukturierte Schicht dient nach dem Entfernen der Fotolackmaske als Hartmaske für die Gatestrukturierung durch einen anisotropen Trockenätzprozess, reaktives Ionenätzen (RIE). Die Gatestrukturierung ist neben der Grabenisolation einer der anspruchsvollsten Prozesse im FEoL. Vor allem die Fotolithografie für die Definition der Gateelektrode stellt bis heute eine technische Grenze für die Miniaturisierung der (Planar-)Transistoren dar. Hier kommen hochspezialisierte Verfahren wie die Immersionslithografie, Verkleinerung der Linien der Fotolackmaske durch einen isotropen Trockenätzprozess (engl. ) und zunehmend auch Mehrfachstrukturierungen zum Einsatz. Auch der bereits erwähnte Zwischenschritt ist ein (relativ einfacher) Spezialprozess, der dadurch notwendig wird, dass die Fotolithografie unter anderem keine ausreichend dicken Fotolackmasken der notwendigen Auflösung bereitzustellen vermag, die den Ätzprozess überstehen würden.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Nach der Gatestrukturierung folgt, vereinfacht gesagt, die Definition der Source- und Drain-Gebiete. Im Fall älterer Technologieknoten (größer 350 nm) umfasste dies lediglich die spezielle Dotierung der Source- und Drain-Gebiete. Für die heutzutage typischerweise eingesetzten LDD-MOSFETs (LDD = engl. ) beinhaltet dies jedoch die Dotierung der Drain-Erweiterungs- () und Halo-Implantate, sowie die Herstellung von einem oder mehreren Spacern (dt. etwa „Abstandshalter“), über die sich die Position der durch Ionenimplantation eingebrachten Dotierungen verhältnismäßig leicht kontrollieren lässt. Erst am Ende folgt die abschließende Dotierung der Source- und Drain-Gebiete, mit denen der eigentliche FEOL-Fertigungsabschnitt endet. Nun beginnt die Kontaktierung und Verknüpfung der Transistoren.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Nach der eigentlichen Transistorfertigung erfolgt die Verbindung der einzelnen Bauelemente. Bevor dies geschieht, müssen jedoch zunächst die Transistorelektroden elektrisch kontaktiert werden. Der Abschnitt der Kontaktfertigung wird nicht eindeutig dem FEOL oder BEOL zugeordnet, deshalb wird dieser Abschnitt auch häufig als (MOL) bezeichnet.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Um einen guten elektrischen Kontakt der halbleitenden Bereiche und der metallischen Verbindung zu gewährleisten (vgl. Schottky-Kontakt), werden die Elektroden zunächst silizidiert, beispielsweise durch ganzflächige Abscheidung einer Nickelschicht und nachfolgender Silizid-Bildung bei hohen Temperaturen. Nach der Silizidbildung folgt in der Regel die Abscheidung und Einebnung des Zwischendielektrikums – meist undotiertes Silikatglas (engl. , USG) oder Low-k-Dielektrika (zunehmend seit Mitte der 2000er Jahre). Anschließend folgt die Herstellung der Kontaktlöcher mittels RIE und deren Füllung mit einem Metall, meist Wolfram, das über CVD-Verfahren abgeschieden und mittels CMP eingeebnet wird.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Auch die bei einigen Transistortechnologien genutzten Verspannungsschichten, die Druck oder Zug auf den Transistorkanal ausüben sollen und somit die Ladungsträgerbeweglichkeit beeinflussen können, werden meist nach der Silizidbildung aufgebracht und dem MoL zugeordnet.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Nun folgt das eigentliche BEOL der Metallisierung, das heißt die Herstellung eines Netzwerks aus Leiterbahnen, mit denen die einzelnen Bauelemente verbunden werden. Typische Materialien sind Aluminium bzw. seit Ende der 1990er oft auch Kupfer. Die Herstellung der Leiterbahnen ist dabei stark vom verwendeten Metall abhängig. So wird bei Aluminium in der Regel zunächst das Metall ganzflächig abgeschieden und anschließend mithilfe der Fotolithografie und einem Trockenätzprozess strukturiert. Diese Methode ist bei Kupfer nicht möglich, da es keinen Trockenätzprozess für Kupfer gibt, bei dem gasförmige Reaktionsprodukte entstehen. Es gibt seit den frühen 2000er Jahren jedoch erfolgreiche Forschungsarbeiten, Kupfer im Hochvakuum mit Trockenätzverfahren zu strukturieren. Stattdessen erfolgt bei Kupfer zunächst eine Strukturierung der ganzflächig abgeschiedenen Isolationsschicht und danach die Kupfermetallisierung mittels galvanischer Verfahren. Hierbei kommen im Wesentlichen zwei Techniken zum Einsatz: der Damascene- und Dual-Damascene-Prozess. Sie unterscheiden sich in der Art, wie die elektrischen Verbindungen, genannt VIA (), zwischen den eigentlichen Leiterbahnebenen gefertigt werden (einzeln oder zusammen mit den Leiterbahnebenen). Die VIAs entsprechen den Durchkontaktierungen bei mehrschichtigen Leiterplatten. In der Abbildung sind es die orange, senkrechten Strukturen.


title: Integrierter Schaltkreis

text: In einem fertigen integrierten Schaltkreis befinden sich dann 13 bis zu 15 solcher Metallisierungsebenen übereinander. Die Strukturgröße nimmt dabei stufenweise in höheren Ebenen zu, beispielsweise sind die ersten beiden Ebenen in der kleinstmöglichen Strukturgröße (1×) gefertigt und anschließend folgen zwei bis fünf Ebenen mit einem größeren Strukturabstand (z. B. 2×) dies sich bis zu 32-fach (32×) gröberen Strukturen in der obersten Ebene fortsetzen (Zwischenstufen können dabei ausgelassen werden).


title: Integrierter Schaltkreis

text: Neben dieser konventionellen Metallisierung gibt es auch weitere Techniken wie Silizium-Durchkontaktierung (, TSV). Sie wird derzeit bei einigen Sensoranwendungen eingesetzt, bei denen bestimmte Funktionen sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite der Chips benötigt werden, beispielsweise bestimmte Biosensoren. Sie gilt aber auch als eine zukunftsträchtige Technik zur Realisierung einer künftigen 3D-Integration von integrierten Schaltkreisen. Dabei werden mehrere (stark abgedünnte) Chips übereinander gestapelt und die einzelnen Chipebenen elektrisch durch TSVs miteinander verbunden. Da in beiden Fällen die TSVs durch den Wafer verlaufen, spricht man auch von (dt. "Silizium-Durchkontaktierung durch den Wafer"), siehe auch ITRS 2009.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Bei einigen Bauelementen, wie beispielsweise IGBT, wird zusätzlich die der Schaltung entgegengesetzte Seite metallisiert, um einen leitenden Kontakt herzustellen; allerdings mit nur einer oder zwei Metallisierungsebenen.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Im sogenannten "Back-End" werden die Wafer in die Einzelchips zerteilt und diese in der Regel in ein Gehäuse eingebracht.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Vor dem Zerteilen werden die Wafer häufig durch Schleifen abgedünnt, das sogenannte „Backlapping“. Die Wafer sind danach nur noch ca. 100 bis 200 µm dick. Die Abdünnung wird vorgenommen, um das Kühlverhalten des Chips zu verbessern. Dies ist möglich, da sich bei integrierten Schaltkreisen in Dünnschichttechnik elektrisch aktive Gebiete nur in den ersten Mikrometern an der Oberfläche der Strukturseite befinden. Das restliche Substratmaterial dient nur noch der mechanischen Stabilität. Bei gesägten Chips ist die volle Substratdicke nicht mehr notwendig. Dicke Substrate weisen jedoch einen höheren Wärmeleitwiderstand auf. Da die Kühlkörper in der Regel auf der Substratrückseite angebracht werden, besitzen abgedünnte Wafer ein besseres Kühlverhalten.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Das Zerteilen der Wafer in die einzelnen Dies erfolgt in der Regel durch Sägen, selten auch durch Ritzen und Brechen. Damit die Dies beim Sägen nicht auseinanderfallen, wird vor dem Sägen der Wafer auf eine Sägefolie aufgeklebt. Da die Säge ein Stück aus dem Wafer entfernt, sind die Chips nicht nahtlos nebeneinander angeordnet, sondern haben einen gewissen Abstand. In diesen Bahnen, dem sog. „Ritzrahmen“, sind zudem Teststrukturen aufgebracht, die unter anderem zur PCM-Messung unmittelbar nach der Front-End-Fertigung genutzt werden. Diese Teststrukturen werden beim Sägen zerstört.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Beim nachfolgenden "Verpacken" (engl. "") werden die einzelnen ICs dann in ein Gehäuse eingebracht und kontaktiert, das sogenannte "Bonden". Dabei kommen je nach Typ unterschiedliche Verfahren zum Einsatz, beispielsweise Chipbonden oder Drahtbonden.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Das Verkappen ("Einhausen") dient zur hermetischen Versiegelung gegenüber Umwelteinflüssen – für rein elektrische Schaltkreise muss das Gehäuse gas- und lichtdicht sein – sowie zur besseren Verwendbarkeit. Entweder wird der Chip samt Bonddrähten in einem Hohlraum (Blech, Keramik, ggf. mit Fenster) eingeschlossen oder mit Kunstharz umhüllt (eingegossen, Spritzgusstechnik). Hochkomplexe Schaltkreise (meist für mobile Anwendungen) werden neuerdings (2009) auch ohne Sockelgehäuse eingesetzt und direkt auf die jeweiligen Platinen gelötet (vgl. Ball Grid Array).


title: Integrierter Schaltkreis

text: Zum Abschluss erfolgt nochmals ein Funktionstest, dabei werden zugesicherte Eigenschaften an allen Schaltkreisen geprüft. Die Typprüfung erfolgt stichprobenartig oder nur in der Entwicklungsphase. Die Stückprüfung dient dem Sortieren in Schaltkreise unterschiedlicher Güteklassen (zum Beispiel nach Offset-Spannung bei Operationsverstärkern) Prüfergebnisse und die Art der Verkappung bestimmen das Einsatzgebiet. So werden hohe Qualitäten für erweiterte Einsatztemperaturen und Umweltanforderungen gefertigt (sog. MIL-Standard für militärische und Raumfahrt-Anwendungen). Höhere Toleranzen und Plastik-Verkappung kommen für Massenanwendungen (Konsumgüter) in Frage.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Als letzter Schritt wird das Gehäuse mit Informationen des Herstellers bedruckt, z. B. mit dem Herstellernamen, der Typennummer, dem Herstellungsdatum u. ä. Die Back-End-Fertigung wird im Gegensatz zur Front-End-Fertigung von Mikromechanik und Verfahren der Kunststoffbearbeitung (Spritzguss) dominiert.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Um schon frühzeitig auf Prozessschwankungen zu reagieren, fehlerhafte Prozesse gegebenenfalls zu korrigieren oder gar Wafer oder Lose aus der Produktion zu nehmen, werden die noch unfertigen ICs nach vielen Prozessschritten getestet. Im Front-End handelt es sich dabei meist um Stichproben in Form eines PCM-Tests (engl. "", dt.: Prozessüberwachung). Für die Bestimmung von technologischen Parametern erfolgt die Prüfung (beispielsweise Schichtdickenprüfung) meist direkt nach dem jeweiligen Prozess, hier ist es mitunter wichtig auch die jeweiligen Anlagen mit zu erfassen, da auch baugleiche Anlagen mit denselben Parametern Abweichungen erzeugen, die außerhalb des Toleranzbereichs liegen können.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Nach dem Front-End werden in der Regel alle ICs vor der Weiterverarbeitung auf ihre Funktion getestet. Dabei werden die wichtigsten elektrischen Parameter der verwendeten Bauelemente an speziellen Teststrukturen ermittelt, die sich in den Ritzgräben zwischen den Chips befinden. Die Parameter müssen bestimmte Spezifikationen einhalten, um sicherzustellen, dass die Chips im gesamten zulässigen Temperaturbereich und über die volle spezifizierte Lebensdauer zuverlässig arbeiten.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Teilweise sind bestimmte Funktionen (HF-Schaltungen oder später nicht auf PINs herausgeführte Anschlüsse des Chips) nur auf dem Die testbar. Vor allem muss aus Kostengründen verhindert werden, dass nicht funktionsfähige ICs im nachfolgenden Herstellungsprozess weiterbearbeitet werden.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Obwohl diese Messungen auf speziellen Testsystemen (Automatic Test Equipment) vollautomatisch ablaufen, haben die damit verbundenen Kosten bei hochintegrierten Prozessorchips bereits nahezu die Herstellungskosten erreicht. Dies liegt vor allem daran, dass nur bedingt Skaleneffekte beim Testen greifen (eine Parallelisierung ist beispielsweise nur bei reinen Digitalschaltungen möglich) und neuere ICs immer mehr Funktionen beinhalten, die nacheinander getestet werden müssen.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Um die feinen Strukturen der Mikroelektronik auflösen zu können, werden heutzutage Starrnadeladapter eingesetzt, mit welchen ein Messpunktabstand von 150 µm aufgelöst werden kann. Durch das präzise Führen der Starrnadeln können mit solchen Adaptern Kontaktstellen mit einem Durchmesser von 70 µm abgegriffen und geprüft werden. Als weiteres ermöglicht der Starrnadeladapter auch das Kontaktieren von feinpoligen Mikrosteckern, welche heutzutage in der Mikroelektronik immer mehr ihre Anwendung finden. Somit müssen solche Stecker nicht mehr mit dem schnell verschlissenen Gegenstecker kontaktiert werden.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Bei allen neuen FE-Technologien wird eine Lernkurve durchlaufen, die sich u. a. an der Ausbeute funktionierender Bausteine messen lässt (Yield). Da eine neue FE Technologie erhebliche Entwicklungskosten (z. T. 3-stellige Millionenbeträge) beinhaltet, haben die Firmen ökonomische Vorteile, die möglichst schnell hohe Yield Werte erzielen.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Schließlich wird auch der gehäuste Chip vor der Ablieferung einem endgültigen Test unterzogen, um Fehler in der Back-End-Fertigung festzustellen. Auch werden einige Eigenschaften getestet, die sich durch das Packaging verändern, bzw. deren Messung ohne Gehäuse nicht möglich ist, wie z. B. das Bonding oder bestimmte Hochfrequenzeigenschaften. Der gehäuste Chip kann dann zur Leiterplattenbestückung gehen.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Integrierte Schaltkreise werden als eigenständiges elektronisches Bauteil betrachtet. Die Größe des IC-Substrats (englisch "die") beträgt dabei in der Regel nur wenige Quadratmillimeter und ist erheblich kleiner als das umgebende Gehäuse, das die eigentlichen elektrischen Anschlüsse "(Pins)" in handhabbarer Größe zum Verlöten bereithält. Um die Produktionskosten der oft komplexen und herstellungsaufwendigen ICs möglichst gering zu halten, werden in der Mikroelektronik mehrere (hundert bis tausend) integrierte Schaltkreise parallel auf so genannten Wafern hergestellt, die dabei auftretenden Produktionstoleranzen und -fehler verhindern allerdings eine hundertprozentige Ausbeute.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Um die Produktionskosten in nachfolgenden Generationen komplexerer ICs möglichst konstant zu halten oder gar zu senken, werden in der Mikroelektronik zwei große Trends vollzogen. Zum einen wird die Chip-Fläche für den einzelnen IC möglichst gering gehalten (Haupttrend) zum anderen werden möglichst viele ICs auf einem Wafer untergebracht, während das Gehäuse anderen Anforderungen Rechnung trägt (Löttechnologie, Wärmeableitung etc.) und je nach Marktanforderung auch verschiedene Ausprägungen zeigt.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Die möglichst konstant gehaltene Chip-Fläche hat bei immer komplexer werdenden Schaltkreisen zur Folge – moderne integrierte Schaltkreise wie z. B. Speicherbausteine und Mikroprozessoren können einige Milliarden Bauteile (insbesondere Transistoren) enthalten –, dass die einzelnen Bauelemente wie Transistoren verkleinert werden müssen, was ebenfalls eine höhere Taktung und eine verringerte Betriebsspannung und daher Leistungsaufnahme ermöglicht. Bei konstanter Chip-Fläche können aber kaum Kosten durch höhere Parallelität bei der Herstellung gespart werden. Daher wurde die Standard-Wafer-Größe in der Produktion von 2-Zoll-Wafern auf heute 12-Zoll-Wafern (wirklicher Durchmesser 300 mm) erhöht. Mit der steigenden Wafer-Größe ging auch eine effizientere Ausnutzung der Wafer-Fläche einher (weniger Verschnitt). Um allerdings die Produktionsqualität dabei nicht nur gleich zuhalten, sondern zu verbessern – was aufgrund kleiner Bauelemente notwendig war – mussten große Herausforderungen in der Beschichtungstechnologie überwunden werden.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Auf diese Weise sollen kleinere, leistungssparendere Bauelemente mit immer mehr Funktionen hergestellt werden, dies ist vor allem bei mobilen Geräten wichtig. Die integrierten Schaltungen und deren Miniaturisierung ermöglicht so Telefon-, SIM-, Geld- und Kreditkarten, RFID, intelligente Sensoren, kleinere und langlebigere Herzschrittmacher oder Hörgeräte sowie MP3-Abspielgeräte oder CMOS-Kameras, u. a. in Mobiltelefonen.


title: Integrierter Schaltkreis

text: Integrierte Schaltkreise bilden heute die Grundlage jeglicher komplexer Elektronik, insbesondere der Computertechnik. Erst durch die Integration ist es möglich, umfangreiche Funktionalität auf kleinem Raum zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus ermöglichen "integrierte Schaltkreise" in vielen Fällen überhaupt auch erst die technische Realisierung von Systemen, die sonst zu teuer, zu komplex, zu leistungsintensiv, zu groß bzw. prinzipiell nicht machbar wären.


title: Stuhlgang

text: Als Stuhlgang (von mittelhochdeutsch "stuolganc") bzw. Defäkation (von ‚Hefe, Bodensatz‘), auch Egestion (, von "egerere" ‚herausführen, hinaustreiben, etwas entleeren, ausschaufeln, entfernen, von sich geben, verdauen, abführen‘) oder Dejektion (‚Ausstoßung‘), bezeichnet man das Ausscheiden von Kot aus dem menschlichen Verdauungstrakt bzw. Darm. Die Bezeichnung "Stuhlgang" wurde aus der älteren Medizinsprache (für Krankheiten mit vermehrter Ausscheidung) in die Umgangssprache entlehnt und steht für den Gang zum Toilettenstuhl, einem Stuhl mit eingebautem Nachttopf zur Aufnahme der Fäkalien.


title: Stuhlgang

text: Im Darm wird Kot durch Muskelkraft durchmischt und weitertransportiert (nicht-propulsive bzw. propulsive Peristaltik). Der Stuhlgang wird schließlich im Enddarm (Mastdarm) vorübergehend gesammelt, bis Dehnungsrezeptoren in der Darmwand dann im Gehirn das Bedürfnis zur Ausscheidung stimulieren. Diese kann von den meisten Menschen bewusst gesteuert werden; verantwortlich dafür ist der Schließmuskelring des Anus. Diese Fähigkeit heißt Kontinenz. Bei Menschen, die ihren Stuhlgang nicht bewusst kontrollieren können, spricht man von Stuhlinkontinenz. Störungen des Stuhlgangs nennt man Dyschezie.


title: Stuhlgang

text: Im Rahmen der sogenannten Sauberkeitserziehung lernt das Kleinkind die Kontrolle über den Defäkationsreflex zu erlangen. Kulturelle Faktoren spielen eine große Rolle für das Alter, für welches ein Kind diesen Prozess erfolgreich durchlaufen haben sollte. Die meisten Kinder können ihren Darm vor der Blase kontrollieren, Jungen beginnen und enden gewöhnlich später als Mädchen, und es dauert in der Regel länger, bis Jungen lernen, die ganze Nacht sauber zu bleiben.


title: Stuhlgang

text: Wenn das Rektum durch zunehmende Füllung gedehnt wird, werden anorektale Afferenzen aktiv und es entsteht ein vermehrter Stuhldrang. Der zur glatten Muskulatur gehörende innere Schließmuskel entspannt sich, während der Tonus des quergestreiften äußeren Schließmuskels steigt.


title: Stuhlgang

text: Bei Erfolgen der Defäkation muss der äußere Schließmuskel bewusst entspannt werden. Die Defäkation tritt ein, wenn auch der innere Schließmuskel erschlafft und gleichzeitig die Kontraktion von Sigmoid und Mastdarm ausgelöst wird. Das geschieht durch rektale Afferenzen über einen spinalen parasympathischen Reflex, den Defäkationsreflex.


title: Stuhlgang

text: Der Kot wird durch Anspannen der Bauchmuskulatur und Entspannen der Schließmuskel bei der Stuhlentleerung aus dem Enddarm bewegt. Starkes Pressen kann die Bildung eines Hämorrhoidenleidens fördern. Sollte der Kot sich nur sehr schwer ausscheiden lassen, spricht man von einer Verstopfung (Obstipation, auch Konstipation). Im Allgemeinen wird in einem entwickelten Land zur Durchführung des Stuhlganges eine Toilette aufgesucht. Zur nachfolgenden Reinigung siehe Analhygiene.


title: Stuhlgang

text: Die meisten Menschen haben täglich Stuhlgang, aber dennoch kann die Häufigkeit beim gesunden Menschen von drei Mal täglich bis drei Mal wöchentlich variieren. Erst bei deutlichen Abweichungen von den individuellen Gewohnheiten spricht man von Durchfall oder Verstopfung. Die Konsistenz schwankt zwischen hart und weich erheblich von Mensch zu Mensch und auch je nach körperlicher und seelischer Verfassung, hängt vor allem aber von der aufgenommenen Nahrung ab. Sie kann nach der Bristol-Stuhlformen-Skala bewertet werden. Europäer haben in der Regel tägliche Stuhlgewichte von 100–200 g, Vegetarier infolge des höheren Ballaststoffanteils in der Nahrung bis 350 g. Bei Mangelernährung nimmt das Stuhlgewicht dementsprechend auf wenige Gramm ab (Hungerstuhl). Die Menge des bei einem einzigen Stuhlgang ausgeschiedenen Materials kann im Einzelfall auch bis zu 1 kg betragen. Bakterien machen dabei etwa 10–20 % der Stuhlmasse aus. Aufgrund der Peristaltik und der Speicherfähigkeit des Darmes kommt bei den meisten Menschen etwa eine Minute nach der Erstentleerung, die den Hauptanteil stellt, noch weiterer Kot in etwas weicherer Form hinzu. Medizinisch gilt ein großes Stuhlvolumen als günstig (der Stuhl sollte zumindest anfangs auf dem Wasser schwimmen). Die braune Farbe wird hauptsächlich durch das Tetrapyrrol Sterkobilin hervorgerufen, welches auch die Farbe des Urins bestimmt. Die Farbe des Stuhles wird jedoch auch durch die aufgenommene Nahrung und/oder Krankheiten des Magen-Darm-Traktes beeinflusst.


title: Stuhlgang

text: In Mitteleuropa werden dafür meistens Sitztoiletten verwendet. In Südeuropa oder Asien (Artikel: Toiletten- und Sanitärkultur in Japan) finden sich noch häufig Steh- bzw. Hocktoiletten, welche von manchen Menschen als hygienischer erachtet werden. Die Verwendung von Sitztoiletten breitet sich zunehmend aus, weil ältere Menschen sich damit wesentlich leichter tun und im Falle einer Durchfallerkrankung, aber auch bei verschiedenen Blasenentleerungsstörungen das Sitzen von Vorteil ist.


title: Stuhlgang

text: Auch die Art der Reinigung nach dem Stuhlgang hängt stark vom Kulturkreis ab. Sie wird meist mit Toilettenpapier oder direkt mit Hand, Wasser und Seife durchgeführt. Dazu kann auch ein Bidet oder Dusch-WC benutzt werden.


title: Stuhlgang

text: Im Gegensatz zum Harnlassen, das zumindest in den meisten öffentlichen Herrentoiletten Deutschlands noch in einem offenen Raum stattfindet (siehe auch: Urinal, Pinkelrinne), wird der Stuhlgang heutzutage in der Regel in abschließbaren Kabinen verrichtet. Überlieferungen aus der Antike oder dem Mittelalter zeigen, dass es damals beim Verrichten der Notdurft noch keine Geheimnisse und Schamgefühle gab. Diese entstanden erst später und entwickelten sich zeitlich zunächst in den größeren Städten, wahrscheinlich auch aufgrund der durch Kot übertragbaren Krankheiten. Aber auch die seit dem Mittelalter kirchlicherseits betonte Schamhaftigkeit und Sündhaftigkeit von Nacktheit des Unterleibs hemmt viele Menschen, ihren Stuhlgang in Gegenwart anderer Menschen auszuführen. Auf dem Land hingegen gab es innerhalb der Familie noch bis ins 19. Jahrhundert Gemeinschaftssitze. Ebenso war der Donnerbalken als "Toilette im Gelände" bei Militär- und Pfadfinderlagern bis weit ins letzte Jahrhundert gebräuchlich. In den skandinavischen Wochenendhäusern einfacher Prägung findet man auch heute noch externe mehrsitzige Plumpsklos. In China, in Einzelfällen aber auch anderen Ortes, sind häufig Toiletten ohne Trennwände anzutreffen; auch solche, in denen man sich gegenübersitzt.


title: Stuhlgang

text: Um die Intimität zu wahren und andererseits die öffentliche Hygiene zu verbessern, wurden um 1900 auf Initiative des Unternehmers "Protz" in den Straßen von Berlin öffentliche und absperrbare Toiletten eingerichtet. Diese Örtlichkeiten boten die Möglichkeit, den Stuhlgang im Notfall im öffentlichen Straßenraum zu verrichten, und ergänzten das Café Achteck, in dem nur das Urinieren möglich war.


title: Stuhlgang

text: Umgangssprachlich, heute aber vulgär, wird Stuhlgang auch als "kacken" (von lateinisch ‚scheißen‘), "scheißen" (von indogermanisch "skei-" ‚spalten, trennen, absondern‘) oder "abprotzen" bezeichnet.


title: Afrikanischer Elefant

text: Der Afrikanische Elefant ("Loxodonta africana"), auch Afrikanischer Steppenelefant oder Afrikanischer Buschelefant, ist eine Säugetierart aus der Familie der Elefanten. Er ist das größte rezente landbewohnende Tier der Erde. Herausragende Kennzeichen sind neben den Stoßzähnen und dem markanten Rüssel die großen Ohren und die säulenförmigen Beine. In zahlreichen morphologischen und anatomischen Merkmalen unterscheidet sich der Afrikanische Elefant von seinen etwas kleineren Verwandten, dem Waldelefanten und dem Asiatischen Elefanten. Das Verbreitungsgebiet umfasst heute große Teile von Afrika südlich der Sahara. Die Tiere haben sich dort an zahlreiche unterschiedliche Lebensräume angepasst, die von geschlossenen Wäldern über offene Savannenlandschaften bis hin zu Sumpfgebieten und wüstenartigen Regionen reichen. Insgesamt ist das Vorkommen aber stark fragmentiert.


title: Afrikanischer Elefant

text: Die Lebensweise des Afrikanischen Elefanten ist durch intensive Studien gut erforscht. Sie wird durch einen stark sozialen Charakter geprägt. Weibliche Tiere und ihr Nachwuchs leben in Familienverbänden (Herden). Diese formieren sich wiederum zu einem enger verwandten Clan. Die einzelnen Herden treffen sich zu bestimmten Gelegenheiten und trennen sich danach wieder. Die männlichen Tiere bilden Junggesellengruppen. Die verschiedenen Verbände nutzen Aktionsräume, in denen sie teils im Jahreszyklus herumwandern. Für die Kommunikation untereinander nutzen die Tiere verschiedene Töne im niedrigen Frequenzbereich. Anhand der Lautgebung, aber auch durch bestimmte chemische Signale können sich die einzelnen Individuen untereinander erkennen. Darüber hinaus besteht ein umfangreiches Repertoire an Gesten. Hervorzuheben sind auch die kognitiven Fähigkeiten des Afrikanischen Elefanten.


title: Afrikanischer Elefant

text: Die Nahrung besteht sowohl aus weicher wie auch harter Pflanzenkost. Die Zusammensetzung variiert dabei regional und jahreszeitlich. Generell verbringt der Afrikanische Elefant einen großen Teil seiner Tagesaktivitäten mit der Nahrungsaufnahme. Die Fortpflanzung erfolgt ganzjährig, regional gibt es Tendenzen zu einer stärkeren Saisonalisierung. Bullen kommen einmal jährlich in die Musth, während deren sie auf Wanderung zur Suche nach fortpflanzungswilligen Kühen gehen. Während der Musth ist die Aggressivität gesteigert, es finden dann auch Rivalenkämpfe statt. Der Sexualzyklus der Kühe dauert vergleichsweise lange und weist einen für Säugetiere untypischen Verlauf auf. Nach erfolgter Geburt setzt er in der Regel mehrere Jahre aus. Zumeist wird nach fast zweijähriger Tragzeit ein Jungtier geboren, das in der mütterlichen Herde aufwächst. Junge weibliche Tiere verbleiben später in der Herde, die jungen männlichen verlassen diese.


title: Afrikanischer Elefant

text: Die wissenschaftliche Erstbeschreibung des Afrikanischen Elefanten erfolgte im Jahr 1797 mit einer formalen artlichen Trennung des Afrikanischen vom Asiatischen Elefanten. Der heute gebräuchliche Gattungsname "Loxodonta" wurde offiziell erst dreißig Jahre später eingeführt. Die Bezeichnung bezieht sich auf markante Zahnunterschiede zwischen den asiatischen und den afrikanischen Elefanten. Im Verlauf des 20. Jahrhunderts wurden mehrere Unterarten unterschieden, darunter auch der Waldelefant des zentralen Afrikas. Letzterer gilt heute genetischen Untersuchungen zufolge als eigenständige Art, die weiteren Unterarten sind nicht anerkannt. Stammesgeschichtlich lässt sich der Afrikanische Elefant erstmals im beginnenden Mittleren Pleistozän belegen. Der Gesamtbestand gilt als stark gefährdet. Ursachen hierfür sind hauptsächlich die Jagd nach Elfenbein und Lebensraumverlust durch die zunehmend wachsende menschliche Bevölkerung. Der Afrikanische Elefant zählt zu den sogenannten „Big Five“ von Großwildjagd und Safari.


title: Afrikanischer Elefant

text: Der Afrikanische Elefant ist das größte lebende Landsäugetier und relativ leicht am Rüssel, an den Stoßzähnen, den großen Ohren und den säulenförmigen Beinen erkennbar. Die Kopf-Rumpf-Länge beträgt 600 bis 750 cm, der Schwanz wird noch einmal 100 bis 150 cm lang. Ein ausgewachsener Bulle besitzt nach Untersuchungen im Amboseli-Nationalpark eine Schulterhöhe von 290 bis 370 cm. Kühe sind mit Maßen von 250 bis 300 cm durchschnittlich kleiner. Für den Kruger-Nationalpark liegen die Größenwerte für männliche Tiere bei maximal 345 cm, für weibliche bei 274 cm, wobei 255 cm selten überschritten werden. Maximalgewichte für Bullen werden mit 6048 kg, für Kühe mit 3232 kg angegeben. Ein besonders großes Individuum wog 6569 kg. Das größte wissenschaftlich vermessene Exemplar, ein Tier aus Fenykoevi in Angola, wies eine Schulterhöhe von 400 cm und ein Gewicht von rund 10 t auf, es ist heute im Smithsonian Institution in Washington, D.C. ausgestellt.


title: Afrikanischer Elefant

text: Der Kopf ist massiv und groß, bei ausgewachsenen Bullen breiter als bei Kühen und jüngeren Individuen. Im Gegensatz zur hochgewölbten, zweihöckerigen Stirn des Asiatischen Elefanten ("Elephas maximus") hat der Afrikanische Elefant eine flache, fliehende Stirnpartie. Die charakteristischen großen Ohren messen etwa 120 cm in der Breite und bis zu 200 cm in der Höhe. Ihr Umriss erinnert ein wenig an die Konturen des afrikanischen Kontinents. Sie sind im Vergleich zum Asiatischen Elefanten deutlich größer. Der Rüssel endet in zwei „Fingern“, der Asiatische Elefant weist nur einen auf. Ein weiterer Unterschied zum Asiatischen Elefanten findet sich im Rückenverlauf, der beim Afrikanischen Elefanten eher eingesattelt ist, so dass der höchste Punkt an den Schultern erreicht wird. Beim Asiatischen Elefanten tritt ein charakteristischer Buckelrücken auf, der höchste Körperpunkt findet sich zudem an der Stirn. Der Waldelefant ("Loxodonta cyclotis") wiederum weist eine eher gerade verlaufende Rückenlinie auf. Die generelle Hautfärbung entspricht einem fahlen Grau- bis Braunton, in seltenen Fällen sind helle, pigmentfreie Flecken erkennbar. Die Dicke der Haut erreicht an den Beinen, dem Vorderkopf und am Rücken bis zu 40 mm, sie zeigt sich generell gerunzelt. Die Körperbehaarung ist spärlich über den Körper verteilt. Jungtiere besitzen aber häufig ein lockeres, rötlichbraunes Fell. Längere Haare sind bei ausgewachsenen Tieren in der Regel nur am Kinn und am Rüssel ausgebildet, sie weisen Längen von rund 40 mm auf. Zusätzlich befindet sich am Schwanzende ein Büschel aus bis zu 50 cm langen, teils schwärzlich glänzenden Haaren. Die Vorder- und Hinterfüße weisen jeweils fünf Zehen auf. Äußerlich sind vorn vier bis fünf und hinten drei bis fünf hufartige Nägel ausgebildet. Die Sohle ist weich und rissig sowie individuell gestaltet. Sie hinterlässt charakteristische rundliche Spuren. Die der Vorderfüße übertreffen generell die der Hinterfüße. Die Länge der Hinterfüße variiert von 34 bis 54 cm, sie verhält sich proportional zur Schulterhöhe eines Tieres.


title: Afrikanischer Elefant

text: Der Schädel ist allgemein groß gebaut, ein vermessenes Exemplar besaß eine Länge von 92 cm und an den Jochbögen eine Breite von 73 cm. Im Vergleich zum Asiatischen Elefanten zeigt sich der Schädel des Afrikanischen Elefanten deutlich gerundeter und weniger hoch. Die Stirnlinie ist in der Vorderansicht bei den afrikanischen Tieren eher gerade oder gewölbt verlaufend und nicht so markant eingedellt wie bei den asiatischen. Typisch für Elefantenschädel sind die ausgedehnten luftgefüllten Kammern in der Schädeldecke, die an Bienenwaben erinnern. Sie reduzieren einerseits das Gewicht des Schädels, vergrößern andererseits aber auch die Oberfläche, wodurch mehr Ansatzflächen für die massive Nacken- und Kaumuskulatur zur Verfügung stehen. Durch die extremen Pneumatisierungen kann die Schädeldecke bis 30 oder 40 cm dick sein. Der Gesichtsbereich des Schädels wird aus den Nasenbeinen, dem Oberkiefer, dem Jochbein und dem Mittelkieferknochen gebildet. Das Nasenbein zeigt sich aufgrund der Rüsselbildung klein, die Nasenöffnung liegt auf der Höhe der Orbita und damit niedriger als beim Asiatischen Elefanten. Der Mittelkieferknochen formt die Außenhülle der Alveolen der Stoßzähne. Beim Afrikanischen Elefanten stehen die Alveolen seitlich auseinander und ragen leicht nach vorn gekrümmt, beim Asiatischen Elefanten dagegen sind sie direkt nach unten gerichtet. Als generelles Kennzeichen der Tethytheria fusioniert der Mittelkieferknochen unter anderem mit dem Stirnbein. Das Stirnbein selbst ist beim Afrikanischen Elefanten sehr breit und gerundet gestaltet, beim Asiatischen Elefanten hingegen schmal, da es oberhalb der Nasenöffnung einzieht. Die Scheitelbeine stellen die größten Schädelknochen dar. Auf ihnen verläuft eine kleine Furche nach unten, die beim Asiatischen Elefanten markanter ausgeprägt ist. Am Hinterhauptsbein zeigen die Gelenkflächen zur Artikulation mit der Halswirbelsäule deutlich nach hinten. Sie liegen ebenfalls auf Höhe der Orbita und damit niedriger als beim asiatischen Gegenstück. Der äußere Gehörgang befindet sich unmittelbar in der Nähe der Hinterhauptsgelenke, während er beim Asiatischen Elefanten niedriger positioniert ist.


title: Afrikanischer Elefant

text: Der Unterkiefer weist einen eher grazilen Bau auf mit einem langen und niedrigen horizontalen Knochenkörper. Er weicht damit vom breiten und geschwollenen Unterkiefer des Asiatischen Elefanten ab. In der Aufsicht von oben zeigt er sich V-förmig, während der des Asiatischen Elefanten mehr U-förmig wirkt. Insgesamt besteht der Unterkiefer aus massiven, kompakten Knochen. Die Symphyse am vorderen Unterkiefer zur Verbindung der beiden Kieferbögen zieht nach vorn in einem langen und schmalen Fortsatz aus. Die Knochenverbindung selbst ist mit durchschnittlich 17 cm Länge relativ und absolut kürzer als beim kleineren Waldelefanten. An der Außenseite sind mehrere Öffnungen ausgebildet, die als seitliche und mittleres Foramen mentale bezeichnet werden. Das hintere Ende des Unterkiefers wirkt durch den geschwungenen Winkelfortsatz gerundet. Der aufsteigende Ast ist breit, der Kronenfortsatz erhebt sich nur wenig über die Kauebene und liegt etwa auf der Hälfte der gesamten Unterkieferlänge. Er ist gerade geformt im Gegensatz zum gerundeten Kronenfortsatz des Asiatischen Elefanten. Der Gelenkfortsatz wiederum verläuft gerade nach oben und nicht nach innen eingewinkelt wie beim asiatischen Verwandten. Auf der Innenseite des aufsteigenden Astes öffnet sich ein großes Foramen mandibulae. Die Außenseite birgt dagegen die flach eingedellte Fossa masseterica, die nicht so tief ausgeprägt ist wie beim Asiatischen Elefanten.


title: Afrikanischer Elefant

text: Das Gebiss setzt sich aus 26 Zähnen zusammen, die sich zu folgender Zahnformel gruppieren: formula_1. Charakteristisch sind die Stoßzähne, die nur im oberen Gebiss ausgebildet werden und aus den jeweils hypertrophierten zweiten Schneidezähnen bestehen. Sie kommen beim Afrikanischen Elefanten im Gegensatz zum Asiatischen Elefanten in aller Regel sowohl bei den männlichen als auch den weiblichen Tieren vor. Die Stoßzähne haben einen deutlich gekrümmten und teils nach außen gebogenen Verlauf, abweichend von denen des Waldelefanten mit ihrer eher geraden Form. Rekordmaße reichen bis zu 345 cm. Ein extrem großes Stoßzahnpaar stammt von einem Individuum vom Kilimandscharo mit Längen von 319 beziehungsweise 311 cm und einem Gewicht von 97 beziehungsweise 102 kg, Im Kruger-Nationalpark wog der bisher schwerste Stoßzahn einer Kuh etwa 11 kg, Gewichte über 7 kg werden aber selten erreicht. Bei alten Bullen betrug das größte bisher registrierte Gewicht hier 73,5 beziehungsweise 69 kg. Der basale Durchmesser der Stoßzähne männlicher Tiere variiert insgesamt zwischen 15,5 bis 19,6 cm, der weiblicher Tiere zwischen 8 bis 11,9 cm. Beim Bullen wachsen sie ein Leben lang sowohl in die Länge als auch in die Breite. Im Gegensatz dazu entwickeln sich die Stoßzähne der Kuh nach dem 15. Lebensjahr nur noch in der Länge und dies mit einer sehr viel geringeren Geschwindigkeit als beim Bullen; sie wirken daher schlanker als die der männlichen Tiere. Häufig tritt eine Größendiskrepanz zwischen dem linken und dem rechten Stoßzahn eines Individuums auf, was jeweils auf eine intensivere Nutzung von einem der beiden Stoßzähne zurückzuführen ist. Dieser unterschiedliche Gebrauch verweist auf eine gewisse „Stoßzahnigkeit“ (im Sinne von Händigkeit) beim Afrikanischen Elefanten. Die Stoßzähne werden bereits als „Hauer“ im Embryoalstadium angelegt, kommen aber nicht zum Durchbruch. Später ersetzen dann die dauerhaften Stoßzähne die „Hauer“. In einzelnen Regionen treten verstärkt auch Tiere ohne Stoßzähne auf. Hierbei fördert die Mutation eines Gens Anomalien in der Stoßzahnentwicklung bei männlichen Individuen. Ausgelöst wurde dies durch einen Selektionsdruck infolge verstärkter Wilderei und ist etwa im südwestlichen Afrika zu beobachten. Vergleichbare Befunde liegen auch beim Asiatischen Elefanten vor.


title: Afrikanischer Elefant

text: Wie bei allen heutigen Elefanten besteht das hintere Gebiss aus je drei Prämolaren und drei Molaren pro Kieferhälfte. Der Zahnwechsel findet horizontal statt, indem sich ein neuer Zahn von hinten herausschiebt, wenn der vorangehende weitgehend abgekaut ist. Dadurch wechselt der Afrikanische Elefant (wie auch der Asiatische Elefant) seine Zähne nach dem Durchbruch des ersten Zahns (Prämolar dP2) insgesamt fünf Mal. In der Regel ist der erste Zahn schon mit der Geburt funktionsfähig und fällt mit 1 bis 2 Jahren aus. Der Durchbruch der weiteren Zähne erfolgt für die Prämolaren mit 1,5 (Prämolar dP3) und 2 Jahren (Prämolar dP4) sowie für die Molaren mit 5 (Molar M1), 15 (Molar M2) und 23 Jahren (Molar M3). Der entsprechende Verlust findet mit 3 bis 4 (dP3), 9 bis 10 (dP4), 19 bis 25 (M1), 43 (M2) und rund 65 (M3) Jahren statt. Es gibt hier allerdings eine hohe individuelle Spannweite. Der horizontale Zahnwechsel hat zusätzlich den Effekt, dass je Kieferhälfte nur ein bis maximal anderthalb Zähne gleichzeitig in Benutzung sind. Im gesamten Zahnbau stellt der Afrikanische Elefant gegenüber dem Asiatischen Elefanten die konservativere Form dar. So haben die Zähne generell niedrigere Zahnkronen im Vergleich zum asiatischen Vetter. Wie bei allen Vertretern der Elefanten bestehen sowohl die Prämolaren als auch die Molaren aus mehreren lamellenartigen Schmelzfalten. Die Anzahl variiert zwischen den Zähnen, der zweite Prämolar besteht aus fünf Schmelzfalten, der dritte Molar aus durchschnittlich 13 mit Schwankungen zwischen 14 und 16. Die Lamellenfrequenz liegt damit bei durchschnittlich 5,5 (Anzahl der Lamellen auf 10 cm Zahnlänge). Beide Merkmale fallen deutlich geringer aus als beim Asiatischen Elefanten. Dem gegenüber ist der Zahnschmelz einer jeden Leiste mit 2 bis 5 mm markant dicker. In der Aufsicht auf die Kauoberfläche wölbt sich der Zahnschmelz etwa in der Mitte jeder Schmelzfalte rautenförmig nach außen, während er beim Asiatischen Elefanten weitgehend parallel verläuft. Der letzte Molar ist der größte Mahlzahn im Gebiss. Er kann bis zu 21 cm lang werden und ein Gewicht von rund 3,7 kg erreichen. Der erste Prämolar ist dagegen nur 2,4 cm lang und wiegt knapp 10 g.


title: Afrikanischer Elefant

text: Das ursprüngliche Verbreitungsgebiet des Afrikanischen Elefanten umfasste den gesamten afrikanischen Kontinent und schloss einst auch das nördliche Afrika bis zur Mittelmeerküste sowie das südliche Afrika bis zum Kap der Guten Hoffnung ein. Hinweise darauf geben unter anderem verschiedene Felsmalereien und althistorische Berichte. Klimatische Schwankungen im Verlauf des Holozäns verdrängten die Art aber aus den extrem trockenen Landschaften. Die nördlichen Populationen verschwanden schließlich bereits in den ersten Jahrhunderten der heutigen Zeitrechnung. Das heutige Vorkommen beschränkt sich auf das Afrika südlich der Sahara. Schätzungen zufolge bewohnen die afrikanischen Elefanten heute eine Fläche von knapp 5,2 Millionen Quadratkilometer, von denen etwas mehr als die Hälfte auf Zentral- und Westafrika entfällt, wo zusätzlich auch der Waldelefant vorkommt. Dadurch nimmt das heutige Verbreitungsgebiet der afrikanischen Elefanten nur etwa 20 % des einstigen Lebensraumes ein. Die besiedelten Landschaften sind stark zersplittert und fleckenhaft, einzelne Gebiete werden nur selten vom Afrikanischen Elefanten aufgesucht. Der Rückgang der Verbreitung des Afrikanischen Elefanten ist vor allem der Elfenbeinwilderei und Lebensraumzerstörung geschuldet. Dies betrifft unter anderem die Gebiete in West- und Südafrika. In Mali nahe Gourma hält sich eine kleine Population von rund dreihundert wüstenbewohnender Elefanten, eine mit über 3000 Individuen größere Gruppe findet sich im WAP-Nationalparkkomplex. Weitere nördliche Populationen finden sich im Tschad, was gleichzeitig die Nordgrenze der heutigen Verbreitung repräsentiert. Im angrenzenden Zentralafrika und im südlicheren Westafrika wird der Afrikanische Elefant durch den kleineren Waldelefanten ersetzt. Hier besteht unter anderem ein mehr oder weniger breiter Korridor, in dem die beiden Arten miteinander hybridisieren. Vergleichsweise häufig kommt der Afrikanische Elefant in Ostafrika vor, er tritt hier in zahlreichen fragmentierten Habitaten in Äthiopien, Uganda, Ruanda, Kenia und Tansania auf. Die größte zusammenhängende Population findet sich im nördlichen Teil des südlichen Afrikas und erstreckt sich von Namibia und Angola im Westen ostwärts über Botswana, Sambia und Simbabwe. Aus dem südlichen Teil des südlichen Afrikas ist der Afrikanische Elefant weitgehend verschwunden. Er wurde jedoch an verschiedenen Stellen durch Tiere aus dem Kruger-Nationalpark wieder angesiedelt.


title: Afrikanischer Elefant

text: Der Afrikanische Elefant hat sich an eine Vielzahl von Lebensräumen angepasst. Diese bestehen aus Halbwüsten, offenen Gras- und Savannenlandschaften, Überflutungsflächen oder Sümpfen sowie aus einer Vielzahl verschiedener Waldbiotope wie Galeriewälder, Bergwälder oder tropische Tieflandregenwälder. Voraussetzungen für die Anwesenheit des Afrikanischen Elefanten sind genügend Wasser und Futter. Auch Schatten oder Rückzugsgebiete für Schutz spielen für die Verbreitung eine wichtige Rolle. In Wüsten leben Elefanten gewöhnlich nicht. Ausnahmen bilden die bereits erwähnten Populationen der südlichen Sahara in Mali und die Grenzgebiete zur Namib, etwa Kaokoveld und Damaraland, in Namibia, in der es ebenfalls einige Bestände von „Wüstenelefanten“ gibt. Im Gebirge findet man den Afrikanischen Elefanten gelegentlich in Höhen bis zu 4875 m wie etwa am Kilimandscharo; sein bevorzugter Lebensraum liegt allerdings im Flachland.


title: Afrikanischer Elefant

text: Das stark fragmentierte Verbreitungsgebiet des Afrikanischen Elefanten bedingt unterschiedliche Populationsgrößen und -dichten. In offenen Graslandschaften beträgt die Anzahl an Tieren etwa 0,5 bis 2 Individuen je Quadratkilometer; sie kann in Gebieten mit Waldland mit reichhaltigem Nahrungsangebot wie im Lake-Manyara-Nationalpark auf etwa 5 je Quadratkilometer ansteigen. Aus ökologischen Gründen ist eine derart hohe Populationsdichte aber über einen längeren Zeitraum als eher instabil anzusehen. Dichte Wälder oder Wüsten tragen dagegen in der Regel nur einen geringen Bestand an Tieren. Schätzungen der Gesamtindividuenanzahl in Afrika sind schwierig, da sie zumindest für die Länder mit einem gleichzeitigen Vorkommen des Waldelefanten und/oder Hybriden zwischen beiden Arten eine eindeutige Trennung voraussetzen. Für das Jahr 2007 lagen die Zahlen bei etwa 496.000 Individuen im westlichen, östlichen und südlichen Afrika, für das Jahr 1991 wurde von grob 267.000 bis 372.000 ausgegangen. Der "Great Elephant Census" erbrachte für das Jahr 2014 insgesamt 352.000 Tiere in 18 Ländern, was gegenüber 2007 einen Rückgang um 30 % ergibt. Die größten Bestände sind demnach im nördlichen Teil des südlichen Afrikas, also dem Gebiet mit der größten zusammenhängenden Population, zu finden, wo etwa 234.000 Tiere leben, gefolgt vom östlichen Afrika mit rund 73.000 Tieren.


title: Afrikanischer Elefant

text: Die Lebensweise des Afrikanischen Elefanten wurde intensiv erforscht, hervorgehoben seien hier die Studien im Amboseli-Nationalpark über einen Zeitraum von 35 Jahren. Die Tiere sind sowohl tag- als auch nachtaktiv. Den Großteil von 75 % ihrer Aktivitätsphase verbringen sie dabei mit der Nahrungsaufnahme. Häufig gibt es, wie Beobachtungen im Ruwenzori-Nationalpark in Uganda zeigen, drei Fressperioden, die sich auf den Morgen, auf den späten Nachmittag und die Zeit um Mitternacht verteilen. Der größere Anteil wird aber tagsüber verzehrt. Wanderungen unternimmt der Afrikanische Elefant zumeist während der Dämmerungsphase und damit im kühleren Tagesabschnitt. Bei hohen äußeren Startemperaturen fallen die Unternehmungen häufig kürzer aus als bei niedrigeren. Im Durchschnitt uriniert und defäziert ein Tier etwa ein Dutzend Mal am Tag. Größere Unterschiede im vorhandenen Zeitbudget zwischen männlichen und weiblichen Tieren sind nicht vorhanden. Die durchschnittliche Schlafdauer beträgt nach Untersuchungen im Chobe-Nationalpark in Botswana etwa 2,2 bis 2,5 Stunden innerhalb eines Tages, bei Tieren im Ruwenzori-Gebirge beansprucht sie etwas über drei Stunden. In der Regel schlafen die Tiere nach Mitternacht zwischen 02:00 und 06:00 Uhr. Unter Umständen, etwa bei Störungen, sind sie auch durchgehend zwei Tage wach. Damit gehört der Afrikanische Elefant zu den Säugetieren mit der kürzesten Schlafphase. Häufig steht er beim Schlafen, wodurch nur selten die REM-Phase erreicht wird. Nur alle drei bis vier Tage begibt er sich in eine liegende Position, was aber nur etwas länger als eine halbe Stunde anhält. In der Regel wählt ein Tier täglich neue Schlaf- und Ruheplätze. Die Intensität der Tagesaktivität hat Beobachtungen zufolge keinen Einfluss auf die Schlafdauer.


title: Afrikanischer Elefant

text: Auch ergibt sich kein Einfluss der Aktivitäten auf die Körpertemperatur. Der Afrikanische Elefant weist gegenüber großen Huftieren des gleichen Lebensraumes eine vergleichsweise niedrige Körpertemperatur mit Werten um 36 °C auf. Die Tagesvariationen sind relativ gering in Bezug auf die teils erheblich differierenden äußeren Bedingungen. Das Maximum der Körpertemperatur im täglichen Schwankungsrhythmus stellt sich erst relativ spät, gegen 22:00 Uhr, ein. Im Gegensatz zum Asiatischen Elefanten scheint mit der flukturierenden Körpertemperatur aber kein Mechanismus zur Thermoregulation zu bestehen. Der Afrikanische Elefant bewohnt eine Vielzahl von Landschaften mit teils starken Klimaextremen. Zur Kontrolle des Wärmehaushaltes setzen die Tiere unter anderem die Ohren ein, welche durch Wedeln sowohl kühlende als auch wärmende Effekte erzeugen und so das größte temperaturregulierende Organ in der Tierwelt darstellen. Allerdings hat das Ohrwedeln auch eine wichtige soziale Funktion beziehungsweise drückt individuelle Bedürfnisse und Befindlichkeiten aus. Als weitere Möglichkeit zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur ist die Verdunstung von Wasser an der Körperoberfläche anzusehen. Dabei wirkt sich die im Gegensatz zum Asiatischen Elefanten stark rissige und dadurch deutlich ornamentierte Haut förderlich aus. Das Wasser wird in den Furchen und Spalten fünf- bis zehnmal länger gespeichert als direkt an der Oberfläche. Die Ornamentierungen entstehen bei ausgewachsenen Tieren durch die Verhornung und permanente Verdickung der Haut, welche dann durch Biegebeanspruchung in der oberen Epidermis aufreißt.


title: Afrikanischer Elefant

text: Das Sozialverhalten des Afrikanischen Elefanten ist komplex. Es gibt hierbei deutliche Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Individuen. Bei weiblichen Tieren sind insgesamt vier soziale Einheiten bekannt. Die Basis und niedrigste Stufe (erste Ebene) besteht aus dem Muttertier und einem oder mehreren Jungtieren. Mehrere dieser kleinen Mutter-Jungtier-Einheiten schließen sich zur Familiengruppe beziehungsweise Herde zusammen (zweite Ebene). Die Familiengruppe stellt die stabile Einheit in der Sozialgemeinschaft des Afrikanischen Elefanten dar, sie wird nicht durch jahreszeitliche Bedingungen und Ressourcen beeinflusst. Sie setzt sich gemäß Untersuchungen im Samburu-Nationalreservat aus 2 bis 16 Individuen zusammen. Allgemein kann gesagt werden, dass Familiengruppen in geschlosseneren Landschaften kleiner sind als in offenen, ebenso übertreffen die Familiengruppen älterer Kühe jene von jüngeren an Individuenanzahl. Die Mitglieder sind in der Regel miteinander verwandt. Einzelne Herden, unter anderem solche in Gebieten mit stark durch den Menschen beeinflussten Populationen, umfassen aber nicht zwangsläufig untereinander genetisch verwandte Tiere. An der Spitze der Herde steht eine reife, meist ältere und große Leitkuh, die die anderen Mitglieder nicht nur dominiert, sondern auch wichtige Entscheidungen in kritischen Situationen fällt. Ihre Erfahrungen sind somit essentiell für die Familiengruppe. Die Hierarchie innerhalb der Herde ist linear organisiert, wodurch Konflikte in der Herde minimiert und Verwundungen bedingt durch Rangkämpfe verhindert werden. Daher übernimmt nach dem Tod der Leitkuh zumeist eine hochrangige Tochter die Herde. Größere Familiengruppen können sich dann auch in einzelne Tochtergemeinschaften aufspalten. Mit seiner hierarchisch gegliederten Herdenstruktur unterscheidet sich der Afrikanische Elefant deutlich vom Asiatischen Elefanten, bei dem die Rangabfolge wesentlich flacher ist und eine Leitkuh keine tragende Rolle spielt. Mehrere Familiengruppen zusammen formen einen Familienverband oder eine Verwandtschaftsgruppe (dritte Ebene). Im Samburu-Nationalreservat bilden durchschnittlich zweieinhalb Familiengruppen einen größeren Familienverband, er schließt 14 bis 48 Individuen ein und kann bis zu vier verschiedene Generationen umspannen. Auch hier sind Größe und Umfang abhängig vom Ertragsreichtum einer Landschaft mit kleineren Verwandtschaftsgruppen in waldreicheren Regionen gegenüber größeren in trockeneren Gebieten. Die höchste Organisationseinheit ist der lockere Clan (vierte Ebene). Ein Clan wird dadurch charakterisiert, dass die einzelnen Herden ähnliche Aktionsräume nutzen. Die höheren Sozialorganisationsstufen oberhalb der Herde sind nicht stabil. Die einzelnen Herden treffen sich zu bestimmten Gegebenheiten und trennen sich wiederum, häufig je nach örtlicher Gegebenheit und verfügbaren Nahrungsquellen. In vielen Fällen erfolgt der Zusammenschluss während der Regenzeit, wenn das Nahrungsangebot steigt. Die Aufsplittung findet dann während der Trockenzeit mit schwindenden Nahrungsressourcen und steigender Konkurrenz untereinander statt. Allerdings können auch lokale Faktoren wie die Dichte potentieller Beutegreifer oder möglicherweise auch der soziale wie auch ökologische Informationsaustausch solche Zusammenschlüsse beeinflussen. Eine derartige Sozialgemeinschaft wird als "fission-fusion"-Sozialgemeinschaft („Trennen und Zusammengehen“) bezeichnet. Die Angehörigen der Clans vermögen nach enger und entfernter verwandten Tieren zu unterscheiden, was sich beispielsweise in unterschiedlichen Begrüßungsritualen ausdrückt.


title: Afrikanischer Elefant

text: Die Bullen zeigen gegenüber den Kühen ein abweichendes Verhalten. Sie verlassen im Alter von rund neun Jahren die mütterliche Herde. Anfangs schließen sie sich anderen Familienverbänden an, in der Regel in der Nähe ihres Geburtsortes. Zum Teil wechseln sie den Verband häufiger. Später im vollständig geschlechtsreifen Alter bilden die einzelnen Individuen Junggesellengruppen. Hier verbleiben sie zumeist während der sexuell inaktiven Phasen. Nach Beobachtungen im Makgadikgadi-Salzpfannen in Botswana übernehmen hier häufig ältere Bullen die Führung und besetzen somit eine ähnliche Funktion wie Leitkühe in Familiengruppen. Während der Musth, der sexuell aktiven Zeit, wandern Bullen als Einzelgänger auf der Suche nach paarungsbereiten Kühen umher.


title: Afrikanischer Elefant

text: Prinzipiell ist der Afrikanische Elefant nicht territorial. Die Familiengruppen nutzen Aktionsräume, die je nach Habitat unterschiedlich groß sein können. In feuchteren Landschaften wie im Lake-Manyara-Nationalpark in Tansania wurden Größen von 15 bis 52 km² bestimmt, in trockeneren Landschaften wie im Tsavo-East- und Tsavo-West-Nationalpark in Kenia erreichen die Aktionsräume Ausdehnungen von 350 bis 1580 km², im Kruger-Nationalpark in Südafrika zwischen 1600 und 4000 km². Die größten Aktionsräume haben Tiere in wüstenartigen Landschaften wie im Zakouma-Nationalpark im Tschad mit einer Fläche von knapp 4700 km², im Etosha-Nationalpark in Namibia mit 5800 bis 8900 km² oder in der Kunene-Region, ebenfalls Namibia, mit bis zu 12.800 km². Die Junggesellengruppen der Bullen haben durchschnittlich größerer Aktivitätsgebiete als die Familiengruppen der Kühe, in den absoluten Ausmaßen gibt es aber kaum Unterschiede zwischen den Geschlechtern. Des Weiteren variiert die Ausdehnung mit der Jahreszeit, so dass die Aufenthaltsgebiete in der Regenzeit größer sind als in der Trockenzeit. Innerhalb der Aktionsräume bestehen verschiedene Zonen, die jahreszeitlich wechselnd genutzt werden. Die einzelnen Herden wandern im Jahreszyklus zwischen den Aufenthaltsgebieten und legen dabei täglich durchschnittlich 5 bis 13 km zurück mit kürzeren Distanzen während der Trockenzeit. Die Populationen aus der Gourma-Region in Mali bewältigen dadurch jährlich etwa 3900 km. Die Herden wandern in einem jährlichen kreisförmigen Zyklus, der sie in der Trockenzeit zu den Wasserstellen im Norden führt. Mit der herannahenden Regenzeit sind die Wanderungen dann wieder südwärts gerichtet, was mit der größeren verfügbaren Nahrungsmenge erklärbar ist. Im südlichen Afrika wechseln die Herden jährlich zwischen dem Kruger-Nationalpark und dem angrenzenden "Sabi Sand Reserve". In beiden Schutzgebieten nutzen sie Kernzonen in relativer Wassernähe, wobei die Tiere sich selten weiter als 3 km von der nächsten Wasserstelle aufhalten. Ihre täglichen Wanderungen belaufen sich im Minimum auf rund 4, im Maximum auf 44 km.


title: Afrikanischer Elefant

text: Die größte Wanderungsgeschwindigkeit beträgt bei den Tieren in Mali rund 6,1 bis 6,4 km/h. Im Gesamtdurchschnitt legt eine Herde aber zumeist nur knapp 0,5 km je Stunde zurück. Die Gehgeschwindigkeit nimmt in Landschaften mit starker menschlicher Beeinflussung zu. Im Schnitt verbraucht ein Tier im niedrigen Geschwindigkeitsbereich etwa 3,2 Joule je Kilogramm Körpergewicht auf einem zurückgelegten Meter. Die energetischen Kosten reduzieren sich bei höherer Schrittfrequenz kontinuierlich. Die Nettoenergie im Ruhezustand beträgt etwa 0,8 Joule je Kilogramm Körpergewicht. Der Afrikanische Elefant gehört damit zu den Landsäugetieren mit dem niedrigsten Verbrauch. Er liegt deutlich unter dem im Vergleich zu einer Maus, der in Relation zur Körpergröße den 20- bis 40-fachen Wert erreichen kann. Die einzelnen Tiere und kleineren Familiengruppen bewegen sich in den Aktionsräumen teils unabhängig voneinander, stimmen ihre Wanderungen aber durch niederfrequente Grolllaute untereinander ab. Die bei den Wanderungen entstehenden Pfade sind oft über mehrere Kilometer in der Vegetation erkennbar und teilweise bis zu 1,3 m breit.


title: Afrikanischer Elefant

text: Mit einzelnen Ausnahmen verläuft das Zusammenleben des Afrikanischen Elefanten eher friedlich. Tiere wiedervereinter Herden führen ein Begrüßungsritual durch, das sich durch hochgehaltene Köpfe, gegenseitig umschlungene Rüssel, Einführen des Rüssels in das Maul des Gegenübers sowie Urinieren ausdrückt. Ähnliche Rituale bestehen auch in den Junggesellengruppen, zeigen sich aber weniger intensiv. Auch die Beziehungen zu anderen Familiengruppen sind zumeist freundlich. Größere Konflikte entstehen häufig in Gebieten mit begrenzten oder unregelmäßig verteilten Ressourcen. Kämpfe zwischen einzelnen Tieren treten nur selten auf und verlaufen zumeist hochritualisiert. Teilweise erfolgen sie spielerisch bei Jungtieren, aber ebenso bei Kühen während der Verteidigung ihrer Herde. Dominantes Verhalten ist durch eine erhöhte Kopflage über den Schultern erkenntlich, so dass das entsprechende Individuum größer erscheint, unter Umständen verbunden mit dem Erklimmen eines umgefallenen Baumstammes oder eines Ameisenhügels. Demgegenüber senken unterlegene Tiere den Kopf weit nach unten. Häufige Anzeichen der Irritation beim Afrikanischen Elefanten sind ein Abspreizen der Ohren und ein beständiges Kopfschütteln, ersteres wird aber auch durch die visuelle Vergrößerung des signalgebenden Individuums bei Imponier- oder Drohgebärden eingesetzt. Den Gesten können verschiedenste Reaktionen folgen wie Scheinangriffe, Drücken oder Rammen. Anzeichen für erhöhte Aggressivität sind Kopfschütteln, das Werfen von Gegenständen mit dem Rüssel und Graben mit den Stoßzähnen. Eine ambivalente, besorgte oder unentschlossene Haltungen signalisieren unter anderem eingedrehte Rüssel oder schwingende Beine. Bei Bedrohung der gesamten Familiengruppe formen die Mitglieder einen engen Haufen mit den Jungtieren in der Mitte. Ausnahmen von diesen ritualisierten Handlungen bilden Bullen in der Musth, die eine hohe Aggressivität aufweisen. Hier kommt es zu Kämpfen, die nicht einem vorgegebenen Muster folgen. Durch den Einsatz der Stoßzähne haben sie mitunter einen tödlichen Ausgang. Daneben stehen noch verschiedene andere optische Reizsignale zur Kommunikation untereinander zur Verfügung, die bestimmte Körper- und Beinpositionen sowie die Haltung von Rüssel und Ohren beinhalten. Sie können sowohl sehr offensichtlich als auch extrem subtil sein und sich vielfach kombinieren. Ein Merkmal intensiver sozialer Kontakte ist das Spiel, das nicht nur bei Jungtieren, sondern auch bei ausgewachsenen Tieren bis ins hohe Alter vorkommt und sowohl gemeinsam als auch allein und/oder mit den verschiedensten Objekten getätigt wird.


title: Afrikanischer Elefant

text: Neben den optischen Signalgebern bestehen beim Afrikanische Elefant weitere Kommunikationsformen. Unter anderem hat der Geruchssinn eine hohe Bedeutung. Er kommt etwa bei der zwischengeschlechtlichen Kommunikation zum Einsatz wie der Partnersuche der Bullen während der Paarungszeit. Zudem wirken chemische Signale innerhalb der Geschlechtergemeinschaft, beispielsweise bei der Musth, da die Sekrete der Temporaldrüsen individuell leicht variierende Zusammensetzungen besitzen. Weibliche Tiere wiederum unterscheiden anhand des Geruchs bis zu 30 Familienmitglieder. Informationsträger bilden des Weiteren die verschiedenen Sekrete der Zwischenzehendrüsen, der Ohren und Augen sowie Urin und Kot aus dem Anogenitaltrakt. Essentiell ist der Geruchssinn darüber hinaus in der Mutter-Jungtier-Beziehung. Verstärkt wird diese in hohem Maße durch den Tastsinn, bei dem der Rüssel eine zentrale Funktion einnimmt.


title: Afrikanischer Elefant

text: Die akustische Kommunikation des Afrikanischen Elefanten ist äußerst komplex. Die Tiere vermögen Laute im Bereich von 9 bis 9000 Hz zu erzeugen. Das Repertoire an Lautgebungen reicht von einem niederfrequenten, dumpfen Grollen bis hin zu einem höherfrequenten und damit auch für Menschen wahrnehmbaren Trompeten, Schreien, Krächzen, Schnauben, Bellen und Röhren. Vor allem das soziale Grollen ist sehr häufig. Es wirkt als Kontaktruf bei der Wiedervereinigung von Herdenmitgliedern innerhalb des "fission-fusion"-Netzwerkes und koordiniert gleichzeitig die Bewegungen der Herde. Nach Untersuchungen an den Familiengruppen im Amboseli-Nationalpark unterscheiden die einzelnen Tiere anhand der Kontaktrufe verschiedene Individuen. Sie erkennen dadurch die Herdenmitglieder der Herde, vermögen aber auch fremde Individuen herauszufiltern. Ein einzelnes Tier einer bestimmten Familiengruppe kann dadurch rund 100 Individuen von bis zu 14 verschiedenen Herden in der Umgebung auseinanderhalten. Auch erinnert es sich über mehrere Monate und Jahre an die Rufe teils verstorbener oder abgewanderter Herdenmitglieder. Die Unterscheidungen sind bis in Abständen von rund 2,5 km zueinander möglich. Unter Umständen, wie im Etosha-Nationalpark, tragen besondere atmosphärische Bedingungen des Nachts die Laute bis zu 10 km weit, wodurch sich die Kommunikationsdistanz um ein Vielfaches erhöht. Die Töne im niedrigen Frequenzbereich entstehen durch selbsterhaltende Vibrationen der Stimmbänder vergleichbar der menschlichen Sprache und Gesänge und nicht durch neuronal kontrolliertes Muskelzucken wie etwa beim Schnurren der Hauskatze. Allerdings können die Tiere zwei unterschiedliche Grolllaute hervorbringen: einen nasalen und einen oralen. Ersterer ertönt zumeist bei der Kontaktsuche, letzterer ist wichtig im Verband. Beide unterscheiden sich in der Länge des Erzeugungsweges. Dieser ist beim nasalen Grollen durch den Rüssel, der als eine um 3 m verlängerte Resonanzkammer fungiert, mehr als doppelt so lang wie beim oralen. Durchschnittlich erreicht das nasale Grollen mit etwa 19,7 Hz eine tiefere Frequenz als das orale mit 26,9 Hz.


title: Afrikanischer Elefant

text: Weitere Studien zeigen, dass auch Bullen das soziale Grollen recht häufig verwenden. Es bestehen aber Abweichungen zu den Lauten der Kühe, die unter anderem den Umfang und die benutzte Frequenz betreffen. Männliche Tiere modulieren häufig in einem tieferen Bereich von 10 bis 13 Hz als weibliche, deren Laute 14 bis 18 Hz erreichen. Unter den Bullen allein liegen die Laute älterer und größerer, also somit dominanterer Individuen, durchschnittlich tiefer als bei jüngeren und kleineren Tieren. Dadurch übertragen männliche Tiere auf diese Weise wichtige Informationen über ihr Alter und ihre Größe. Prinzipiell zeigt sich, dass Bullen über eine vergleichbar umfangreiche Lautgebung verfügen wie Kühe. Ähnlich verhält es sich mit Jungtieren. Hier gibt es anfänglich kaum Unterschiede zwischen den Geschlechtern. Erst mit fortschreitender Individualentwicklung formen sich die Differenzen zwischen männlichen und weiblichen Tieren heraus. Warn- und Alarmrufe erreichen in der Regel einen höheren Frequenzbereich. Hierzu gehören das bereits genannte Trompeten, Schnauben, Krächzen und ähnliche Laute. Trompetenrufe erschallen in einem Frequenzbereich von 300 bis 3000 Hz und dauern bis zu fünf Sekunden an, Schnaub- und Krächzlaute erreichen nur rund 1000 Hz. Erstere sind mit einer Sekunde eher kurz, letztere werden bis zu zehn Sekunden gehalten. Dabei variieren Alarmrufe je nach Art der Bedrohung. So stößt der Afrikanische Elefant in Anwesenheit von Menschen oder wilden Bienen jeweils unterschiedliche und spezifische Rufe aus, die zusätzlich noch mit abweichenden optischen Signalen verbunden sind. In einem untergeordneten Maß werden nieder- und höherfrequente Laute miteinander kombiniert. Außerdem ist der Afrikanische Elefant befähigt, einzelne neue Laute zu erlernen und zu imitieren, wie es beispielsweise nur von wenigen Säugetieren, etwa von Walen, und von Vögeln bekannt ist. Es wird vermutet, dass diese Lernfähigkeit ebenfalls mit der komplexen "fission-fusion"-Sozialgemeinschaft in Verbindung steht und ihren Teil zum gegenseitigen Wiedererkennen beiträgt.


title: Afrikanischer Elefant

text: Zum Komfortverhalten des Afrikanischen Elefanten gehören verschiedenste Bäder in Wasser, Schlamm und Staub. Dabei wälzen sich die Tiere entweder am Boden oder bespritzen sich selbst mit dem Rüssel. Danach reiben sie ihren Körper an lebenden oder toten Bäumen beziehungsweise an Ameisenhügeln. Die Prozedur, die mitunter täglich durchgeführt wird, schützt nicht nur vor erheblichen Wasserverlust des Körpers, sondern dient auch der Entfernung von Parasiten. Teilweise verwendet der Afrikanische Elefant dabei Äste oder Stöcke, die mit dem Rüssel gehalten werden. Manchmal vertreibt er damit auch lästige Insekten. Des Weiteren vollführt ein Tier verschiedenste Bewegungen mit dem Rüssel, zumeist um Juckreiz zu unterdrücken. Markant ist das Wedeln mit den Ohren als Teil der Thermoregulation.


title: Afrikanischer Elefant

text: In seinem Verhaltensrepertoire zeigt der Afrikanische Elefant ein hohes Maß an ungewöhnlichen kognitiven Fähigkeiten. Sein Langzeitgedächtnis befähigt ihn, sich an geographische Lokalitäten, Ereignisse oder Individuen zu erinnern und über lange Distanzen zu wandern. Außerdem vermögen die Tiere quantitativ abweichende Mengen zu unterscheiden. Die verschiedenen Individuen einer Familiengruppe können die Position von räumlich nicht sichtbaren Herdenmitgliedern lokalisieren und zu ihrer eigenen ins Verhältnis setzen. Des Weiteren zeigt der Afrikanische Elefant ein gewisses empathisches Empfinden. Es schließt unter anderem das generell kooperative Miteinander innerhalb einer Familiengruppe oder einer Junggesellengruppe ein. So helfen Tiere beispielsweise verletzten Mitgliedern, entfernen Fremdkörper aus den Körpern von Angehörigen, verjagen gemeinsam Beutegreifer oder bilden Bündnisse untereinander. In vielen Fällen zielt das Verhalten auf den Nachwuchs ab, etwa werden entlaufene Jungtiere in die Herde zurückgebracht oder mutterlose jüngere beschützt. Demnach ist der Afrikanische Elefant sensitiv gegenüber den Bedürfnissen anderer Individuen und vermag deren individuelle Bedürfnisse zu erkennen, darüber hinaus hat er auch die Befähigung vorausschauend bestimmte Stresssituationen zu vermeiden. Dies bezieht sich nicht nur auf die unmittelbare Verwandtschaft, sondern kann unter Umständen auch fremde Individuen betreffen. Andere Formen kognitiver Befähigung finden sich in dem Anlernen junger Tiere. Beispielsweise täuschen ältere Kühe eine Brunft vor, um jüngere bei ihrem ersten Sexualzyklus zu unterstützen. Auch ergaben Studien, dass der Afrikanische Elefant Traumata erleiden kann, deren Ursprung unter Umständen bis in das Fötalstadium reicht. Häufig entstehen diese aus Stresssituationen in Verbindung mit menschenverursachten Habitatverlusten, Wilderei oder Keulungen zur Populationskontrolle. Beispielsweise zeigten Tiere umgesiedelter Familiengruppen bis zu sechs Jahre nach der Aussetzung erhöhte Stresssymptome. In Verbindung damit steht auch die Befähigung des Afrikanischen Elefanten, zwischen verschiedenen Menschengruppen nach Ethnie, Geschlecht und Alter unterscheiden zu können, die die Tiere dann je nach individueller Erfahrung gewissen Gefahrenkategorien zuordnen.


title: Afrikanischer Elefant

text: Als ein bemerkenswertes Verhalten beim Afrikanischen Elefanten kann ein gewisses Interesse für verstorbene Artgenossen angesehen werden. Ausgedrückt wird dieses durch das Berühren von und Spielen mit Knochen. Experimenten zufolge stehen besonders Stoßzähne und Schädel im Mittelpunkt. Im Gegensatz zur häufig wiedergegebenen Ansicht richtet sich dieses Interesse nicht speziell auf Familienangehörige, sondern allgemein auf Vertreter der eigenen Art. Es ist aber möglich, dass die Tiere auf ihren Wanderungen durch ihren Aktionsraum Plätze aufsuchen, an denen Angehörige gestorben sind. Nach Beobachtungen im Samburu-Nationalreservat zeigen die Tiere in Umfeld eines toten Artgenossens teils erhöhten Sekretfluss aus den Temporaldrüsen. Außerdem kommt es zu stärkeren sozialen Interaktionen. Ein ähnliches Verhalten im Umgang mit Verstorbenen ist bei anderen Säugetieren mit Ausnahme des Menschen unbekannt. Lediglich der Schimpanse beschäftigt sich einige Zeit mit toten Angehörigen, er verliert aber bei stärkerer Zersetzung des Kadavers das Interesse.


title: Afrikanischer Elefant

text: Der Afrikanische Elefant ist primär ein Pflanzenfresser und ernährt sich von Gräsern, Wurzeln, Blättern, Zweigen, Baumrinden, Holz und verschiedenen Früchten. Die Nahrung besteht somit aus gemischter Pflanzenkost, die tatsächliche Zusammensetzung variiert aber nach Region. Sie kann in offenen Savannenlandschaften aus bis zu 70 % Gräsern und in geschlossenen Wäldern fast vollständig aus weichen Pflanzen bestehen. In gemischten Landschaften wechseln die Tiere abhängig vom jahreszeitlichen Angebot zwischen harter Grasnahrung und weichen Bestandteilen, je nachdem was gegenwärtig den größten Anteil an Nährstoffen und Fasern bietet. Dadurch kommt es zu einem saisonal bedingten Wechsel der Nahrung. Im Hwange-Nationalpark in Simbabwe bezieht der Afrikanische Elefant seine Nahrung von 87 Baum- und Gebüscharten, 42 Grasarten und 36 Arten an Kräutern. Tiere aus dem Amboseli-Nationalpark in Kenia ernähren sich von 29 verschiedenen Baum- und Gebüscharten, 22 Grasarten und 40 Arten an Kräutern. Untersuchungen im Kruger-Nationalpark in Südafrika ergaben, dass die Tiere im feuchteren Süden während der Trockenzeit zu 10 % Gräser vertilgen, in der Regenzeit aber zu 50 %. Im trockeneren Nordteil des Nationalparks hingegen ist der Anteil an Gräsern in der Regenzeit ähnlich hoch, die Menge fällt aber in der Trockenzeit nur wenig auf 40 % ab. Vermutlich spielen hier die Gegebenheiten der Landschaften eine wichtige Rolle. Im Norden dominieren Mopane-Wälder, die nährstoffreich sind und vor allem in der Regenzeit eine wichtige Nahrungsquelle darstellen. Im Süden fehlen diese, die dort wachsenden Pflanzengesellschaften sind zwar artenreicher, jedoch potentiell nährstoffärmer. Dadurch können und müssen die Tiere auf andere Nahrungspflanzen ausweichen. Im "Atherstone Collaborative Nature Reserve", ebenfalls Südafrika, besteht die Nahrung in der späten Regenzeit zu rund 60 % aus Gräsern und zu etwa 40 % aus weicher Kost. Die weicheren Pflanzenbestandteile nehmen dann zur Trockenzeit hin zu und machen hier zum Höhepunkt der Jahreszeit 100 % aus. Auch in der frühen Regenzeit ist ihr Anteil mit mehr als 60 % noch sehr hoch. Besonders stark ist der Wechsel von weicher zu harter Pflanzennahrung in den wüstenartigen Gebieten des südwestlichen Afrikas. Hier stellen sich die Tiere nach Regenfällen oder während der Regenzeit vollständig auf Gräser als Nahrung ein und gehen in der Trockenzeit graduell wieder zur Blattkost über.


title: Afrikanischer Elefant

text: Vor allem in der feuchteren Jahreszeit frisst der Afrikanische Elefant frisch wachsende Rispenhirsen, Hundszahn-, Rohrkolben, Zyper- und "Urochloa"-Gräser. Ebenso bilden dann die Früchte des Manketti- und des Marulabaums attraktive Nahrungsquellen, allerdings fressen die Tiere nicht in jedem Fall Früchte. Des Weiteren zeigten Analysen an Afrikanischen Elefanten im Chobe-Nationalpark in Botswana ein teils starkes selektives Vorgehen in der Nahrungsauswahl. Demnach bevorzugen die Tiere in der Regenzeit nur 30 % der 27 häufigeren Baumarten dort. Der Anteil steigt in der Trockenzeit auf bis zu 50 % an. Ebenso kommt es zu einem Wechsel von bevorzugten Knospen und frisch sprießenden Blättern in der Regenzeit hin zu Ästen, Rinden oder Wurzelteilen in der Trockenzeit. Der Afrikanische Elefant raspelt dabei mit den Stoßzähnen häufig Rinde von den Bäumen ab. Bevorzugt werden hier verschiedene Akazien wie die Schirmakazie und die Süßdornakazie, aber auch der Marulabaum. Die Rinde dieser Bäume ist besonders dick und sehr faserhaltig. Aufgrund der großen Körperausmaße und des rapiden Metabolismus benötigt der Afrikanische Elefant eine Nahrungsmenge von etwa 1 bis 2 % seines Körpergewichts, was etwa 34 bis 78 kg Trockenmasse entspricht (oder etwa 115 bis 300 kg Feuchtmasse). Dafür investiert ein Tier mehr 60 % seines täglichen Zeitbudgets beziehungsweise bis zu 17 Stunden täglich. Dauer und Häufigkeit der Nahrungsaufnahme nehmen mit der besseren Qualität der Pflanzen während der Regenzeit zu. Die Nahrungsaufnahme erfolgt mit dem flexiblen Rüssel, mit dem ein Tier präzise einzelne Nahrungspflanzen ergreifen kann.


title: Afrikanischer Elefant

text: Extrem wichtig für den Afrikanischen Elefanten ist Wasser, von dem er täglich bis zu 160 l benötigt. Die Abhängigkeit von Wasser kann ihn vor allem in der Trockenzeit auch in weniger gut geeignete bis hin zu degradierten Landschaften führen. Höchstwahrscheinlich ist dies ein Grund für die teils weiten, jahreszeitlich bedingten Wanderungen bei einigen Populationen. Unter Umständen trinken die Tiere bei Nichtverfügbarkeit von Süßwasser auch Brackwasser, das aber gesundheitsschädlich sein kann. Die wüstenbewohnenden Vertreter, aber ebenso die anderer Regionen, graben mit ihren Füßen und mit dem Rüssel Löcher von bis zu 1 m Tiefe, um an oberflächennahes Wasser zu gelangen. Dies geschieht teilweise auch in unmittelbarerer Nähe zu Süßwasser. Die Wasserlöcher ziehen wiederum andere Tiere der Umgebung an. Mitunter nutzt der Afrikanische Elefant künstliche Wasserreservoirs und kann dabei die vom Menschen angelegte Infrastruktur zur Wasserversorgung zerstören. Daneben spielen Salzlecken und mineralhaltige Böden eine wichtige Rolle. Diese dienen teilweise dazu, um toxische Bestandteile in Pflanzen zu neutralisieren. Darüber hinaus gleichen die Tiere damit natriumarme Pflanzenkost aus, die unter anderem in trockenen Gebieten oder während der Trockenzeit hauptsächlich zur Verfügung steht. Dabei nutzen dies gemäß Untersuchungen im Hwange-Nationalpark Kühe intensiver als Bullen und verbringen so einen größeren Teil ihres aktiven Zeitbudgets. Die verstärkte Geophagie bei weiblichen Tieren hängt hauptsächlich mit den höheren energetischen Kosten beim Austragen des Nachwuchses zusammen. Teilweise bricht der Afrikanische Elefant Termitenhügel auf, um an mineralhaltiges Bodenmaterial zu gelangen.


title: Afrikanischer Elefant

text: Die Paarungszeit ist ganzjährig, es gibt aber Unterschiede zwischen den einzelnen Populationen in differierenden Landschaften. Teilweise lässt sich eine gewisse Saisonalität feststellen mit einer erhöhten Anzahl an Geburten in der Regenzeit. So entfielen von rund 1030 registrierten Geburten im Amboseli-Nationalpark etwa 81 % auf den Zeitraum von November bis Mai. Die jahreszeitliche Beschränkung wird stärker, je trockener eine Landschaft ist. Im südlichen Afrika fällt die Fortpflanzungsphase ausschließlich in die Regenzeit.