11.07.2007

Wie die farbige Vielfalt der Vogelfedern entsteht

Sittich, Pfau und Kolibri: Erst feine Strukturen im Gefieder machen Vögel so bunt

Bei bunten Vogelfedern sind Pigmente nicht alles: Farbstoffe sind zwar für die Grundfarben des Vogels verantwortlich, doch die lebhaften, mit dem Lichteinfall wechselnden Farben entstehen erst durch feinste Strukturen in den Federn. Sie beugen oder brechen das einfallende Licht und erzeugen so die schillernden Oberflächen. Wissenschaftler stoßen immer wieder auf neue faszinierende Details dieser Strukturen, die zu einer großen Vielfalt an Farben und Lichteffekten führen.

Für das Rot im Gefieder der Flamingos sind Carotinoide verantwortlich. Foto: Christian Sestendrup, PhotoCase.com
Für das Rot im Gefieder der Flamingos sind Carotinoide verantwortlich. Foto: Christian Sestendrup, PhotoCase.com
Die Farbspiel auf der Pfauenfeder basiert auf feinsten Lamellenstrukturen. Foto: Emma75, PhotoCase.com
Die wechselnde Farbspiel auf der Pfauenfeder basiert auf feinsten Lamellenstrukturen an der Oberfläche. Foto: Emma75, PhotoCase.com
 

Das leuchtende Rot eines Papageien, die schillernden Augen in der Pfauenfeder, das extravagante Federkleid eines Paradiesvogels: Die Farbenvielfalt bei Vögeln ist gewaltig und wird im Tierreich höchstens noch von den Schmetterlingen übertroffen. Als Grundlage der Farbgebung dienen dabei wie bei allen Lebewesen die Pigmente. Das sind in die Haut, das Haar oder im Fall der Vögel in die Federn eingelagerte Farbstoffe, die bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbieren. Schluckt ein Pigment beispielsweise die blauen und grünen Anteile des Lichtspektrums, bleiben die roten übrig und werden zurück zum Betrachter reflektiert. Der Farbstoff erscheint daher rot.

In Vogelfedern haben Biologen eine Vielzahl verschiedener Pigmente entdeckt. Eine wichtige Klasse dabei sind die Carotinoide, von denen der Farbstoff der Karotten, das Beta-Carotin, das bekannteste ist. Carotinoide sind jedoch nicht nur orange, sondern ihr Farbspektrum reicht vom Rot über Purpur bis hin zum Gelb. Carotinoide können nicht von den Vögeln selbst hergestellt werden, sondern nur von Pflanzen, Pilzen oder Bakterien. Die Vögel nehmen sie daher über ihre Nahrung auf und lagern sie in ihren Federn ein. Von Flamingos beispielsweise ist bekannt, dass sie die Carotinoide, die ihr Federklein rosa färben, aus kleinen Krebsen beziehen, die Carotinoide wiederum aus Algen aufnehmen.

Wie die farbige Vielfalt der Vogelfedern entsteht

Sittich, Pfau und Kolibri: Erst feine Strukturen im Gefieder machen Vögel so bunt

Die zweite wichtige Klasse von Pigmenten in Vogelfedern sind die Melanine, die auch der menschlichen Haut, den Haaren und auch dem Fell der meisten Tiere Farbe geben. Melanine werden im Körper selbst von besonderen Zellen, den Melanozyten hergestellt, und sind für Farbtöne von Schwarz bis zum Braun und dunklem Rot verantwortlich. Ist die Produktion des Melanins aufgrund einer Genmutation gestört, so erscheint das Tier weiß, was beispielsweise bei Zuchttauben häufig gewünscht ist.

Die Vielfalt der Pigmente macht nur einen Teil der Farbenpracht in der Vogelwelt aus: Neben den Pigmentfarben gibt es auch so genannte Strukturfarben, die nicht durch Farbstoffe, sondern durch den Einfluss der Federn und ihrer Strukturen auf das einfallende Licht zustande kommen. Biologen haben hier mehrere Prinzipien entdeckt, die im Detail teilweise noch nicht erforscht sind. Das Blau mancher Wellensittiche beispielsweise entsteht auf diese Weise. Auch die Federn dieser Vögel enthalten Melanin – sie müssten also braun oder gar schwarz erscheinen. Die Pigmente in bestimmten Teilen der Federn sind jedoch so klein, dass sie nur kurzwelliges und damit blaues Licht ablenken. Die Vögel erscheinen also in Blau. Dieses Prinzip der Farbgebung ist typisch für Papageien, aber auch bei europäischen Vögeln wie dem Eichelhäher zu beobachten.

Anders hat sich hingegen die Farbgebung bei Pfauen entwickelt, die für ihr schillerndes Federkleid bekannt sind. Pfauenfedern zeigen unter dem Mikroskop feinste Lamellenmuster. Die regelmäßige Anordnung von Vertiefungen bewirkt, dass sich die Wellen des einfallenden und reflektierten Lichts überlagern. Diese so genannte Interferenz kann bestimmte Wellenlängenbereiche auslöschen, sodass die komplementären Farben stärker hervortreten. Das Zusammenspiel von Auslöschung und Verstärkung ist abhängig vom Einfallswinkel des Lichts und vom Winkel, aus dem der Betrachter auf die Feder schaut. Daher verändert sich die Farbe einer Pfauenfeder stark, wenn sie unter dem Licht gedreht wird.

Ähnliche Effekte sind auch bei vielen anderen Vögeln zu beobachten, beispielsweise bei den glänzenden Halsfedern des Hahns und den schillernden Federn von Tauben und Rabenvögeln. Auch die tropischen Paradies- oder Nektarvögel erzeugen auf diese Weise eine differenzierte Färbung ihres Federkleids. Besonders ausgereift sind die Lamellenstrukturen bei Kolibris: Der Abstand der Lamellen ist auf ein zehntausendstel Millimeter genau an die Wellenlängen des Lichts angepasst und so gestaltet, dass abhängig vom Einfallswinkel zwei verschiedene Farben entstehen können. So kann die Färbung des Kolibris zwischen Grün und Rot wechseln.

Auch wenn viele dieser Effekte von Licht und Oberflächen inzwischen bekannt sind: Die ganze Vielfalt ist bisher noch nicht erforscht, und immer wieder stoßen Wissenschaftler auf neue Mechanismen der Farbgebung. (ud)