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Dem Farb-Geheimnis der Kolibris auf der Spur

Detailaufnahme einer Kolibri-Feder. (Bild: Rafael Maia)

Wie fliegende Juwelen schwirren sie durch die Luft – was aber steckt hinter der spektakulären Farbenpracht vieler Kolibriarten? Forscher haben nun Einblick darin gewonnen, warum das Federkleid der kleinen Flugkünstler das Gefieder vieler anderer bunter Vögel überstrahlt. Das Geheimnis liegt demnach in pfannkuchenförmigen Strukturen in den Federn der Kolibris, die das Licht in besonders komplexer Weise reflektieren.

Gleich mehrere Besonderheiten haben die Kolibris zu Stars der Vogelwelt gemacht: Sie sind winzig, sie können wie Hubschrauber auf der Stelle fliegen und sie zapfen mit ihren langen Schnäbeln Nektar aus Blüten. Abgerundet wird die Liste ungewöhnlicher Merkmale von einem teils spektakulären Aussehen. Viele der insgesamt 368 Kolibriarten funkeln wie bunte Edelsteine: Sie besitzen Federn mit spektakulären Farbeffekten, die sich je nach Blickwinkel verändern – es entsteht ein irisierender Effekt.

Optische Effekte

Klar ist, dass diese bunte Pracht nicht durch Farbpigmente entsteht – es handelt sich stattdessen um optische effekte, die durch Strukturen in den Federn hervorgerufen werden. Auch das schimmernde Farbenspiel des Gefieders von Vertretern anderer Vogelfamilien basiert auf diesem Prinzip. Warum das Federkleid der Kolibris allerdings so besonders intensiv schillert, hat nun ein internationales Forscherteam um Chad Eliason vom Field Museum in Chicago untersucht. Im Rahmen ihre Studie haben die Wissenschaftler die Federn von 35 Kolibriarten mit einem Transmissionselektronenmikroskop analysiert und die Ergebnisse mit denen von irisierenden Federn anderer farbenfroher Vögel verglichen.

Die Forscher konnten zeigen, dass die Mikrostrukturen, die für die schimmernden Farbeffekte von Vogelfedern verantwortlich sind, bei den Kolibris eine spezielle Form aufweisen. Es handelt sich dabei um die sogenannten Melanosomen. Wie die Wissenschaftler erklären, sind Federn wie winzige Bäume aufgebaut, deren Teile Stamm, Ästen und Blättern ähneln. Bei den „Blättern“ handelt es sich um die sogenannten Bogenstrahlen. Sie bestehen wiederum aus Einheiten, in denen die winzigen Melanosomen sitzen.

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Auch der Mensch besitzt diese Gebilde – sie produzieren das dunkle Melaninpigment, das unser Haar und die Haut färbt. Wie die Forscher erklären, können Melanosomen allerdings nicht nur durch ihre Pigmente Farben erzeugen, sondern auch durch ihre Struktur: „Bei Säugetieren ist das Melanin in den Haaren nicht besonders komplex organisiert. Im Fall der schimmernden Vogelfedern beeinflusst die Form und Anordnung dieser Einheiten hingegen, wie sie das Licht reflektieren, was zu den Farbeffekten führt“, sagt Eliason.

Winzige Pfannkuchen mit Bläschen

Wie die Forscher berichten, besitzen die Kolibri-Melanosomen eine vergleichsweise komplexe Struktur. Bei anderen Vögeln, wie etwa Entenarten mit glänzendem Gefieder, sind die Melanosomen stäbchenförmig und enthalten keine Lufteinschlüsse. Bei den Kolibris sehen sie hingegen aus wie Pfannkuchen aus und enthalten zudem kleine Bläschen, berichten die Wissenschaftler. Wie sie erklären, entstehen durch die abgeflachte Form und diese Einschlüsse besonders komplexe Oberflächenstrukturen. Gemeinsam bilden die Melanosomen dann vielschichtige Reflektor-Systeme mit spektakulären Eigenschaften: Es entstehen die irisierenden Farbeffekte, die sich verändern, wenn sich der Betrachtungswinkel verschiebt. „Wir präsentieren damit nun ein Modell dazu, wie die Kolibris die große Variationsbreite beim Aussehen ihres Gefieders hervorbringen können“, resümiert Co-Autor Juan Parra von der kolumbianischen Universidad de Antioquia.

Er und seine Kollegen wollen nun auch weiterhin Fragen zum Aussehen der berühmten kleinen Vögel nachgehen. Welche Rolle spielen die Farbgebungen? Es ist in diesem Zusammenhang auffällig, dass nicht alle Kolibriarten glänzende Strukturfarben erzeugen – einige Arten haben ein schlichtes Gefieder und bei einigen sind die Weibchen weniger bunt als die Männchen. „Es ist beispielsweise auch unklar, warum so viele Kolibriarten grün sind, obwohl doch so viele Farben möglich wären“, sagt Parra. Doch auch andere Forschungsfelder tun sich auf, ergänzt sein Kollege Eliason: Jetzt, da wir besser verstehen, wie Strukturfarben entstehen, können wir auch der Frage nachgehen, welche Erbanlagen für die spektakulären Effekte verantwortlich sind“, so der Wissenschaftler.

Quelle: Field Museum, Fachartikel: Evolution, doi: 10.1111/evo.13893

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