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Samstag, 10.12.2016
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Wenn der grüne Schein trügt...

Papilio und das Geheimnis der Mehrschichtigkeit

Ein leuchtend grüner Schimmer flattert durch den Dschungel - Papilio palinurus, ein in Südostasien beheimateter Schmetterling. Die intensiv schillernde Färbung der Männchen lockt nicht nur die Weibchen ihrer Art an, sie hat auch den Wissenschaftlern jahrelang Kopfzerbrechen bereitet. Denn der Schmetterling dürfte eigentlich gar nicht grün aussehen: er besitzt keinerlei grünes Pigment. Woher kommt seine dennoch so intensive Farbe?

Papilio palinurus

Papilio palinurus

Diese Frage stellte sich auch Peter Vukusic, ein Physiker an der Universität von Exeter, als er zum ersten Mal in einer entomologischen Sammlung auf ein Exemplar des Papilio palinurus stieß. Zwar hatte er zuvor schon einige Untersuchungen zur Farberzeugung von Morpho und anderen schillernden Schmetterlingsarten durchgeführt, aber irgend etwas war anders an diesem speziellen Grünschimmer. Mit den gängigen Modellen war dieses seltsame Phänomen offenbar nicht zu erklären. Seine Neugier war geweckt.

Gemeinsam mit zwei Kollegen schritt er zur Tat: Bei einer Schmetterlingsfarm bestellten sie ein paar Papilio-Exemplare und untersuchten sie unter einem der hochauflösendsten Mikroskope, die es zur Zeit gibt, dem Rastertunnelmikroskop. Und entdeckten Faszinierendes: Die Flügelschuppen des Schmetterlings waren über und über mit Reihen winziger Grübchen bedeckt. Der Boden dieser nur 0,5 Mikrometer großen Dellen war gelb, die Seitenwände blau gefärbt. Weil das Auge die beiden Farben in diesen winzigen Dimensionen nicht mehr trennen kann, erscheinen beide Farben zusammen als grün. "In der Natur ist die grüne Farbe sehr oft eine Mischung, die erst durch unsere Augen entsteht", kommentiert Vukusic.

Die Ursache der Grünfärbung von Papilio palinurus war damit erklärt, nicht jedoch das geheimnisvolle Schimmern. Doch auch hier wurden die Forscher bald fündig: Sie entdeckten, dass die Flügelschuppen des Schmetterlings aus zahlreichen dünnen, übereinandergestapelten Keratin-Schichten bestehen, dem gleichen Protein, aus dem auch unsere Fingernägel und Haare aufgebaut sind. Trifft Licht auf diese transparenten Schichten, dringt jeweils ein Teil davon durch, andere Komponenten werden reflektiert. Dabei verschieben sich die Lichtwellen um ein Weniges untereinander und diese Interferenz sorgt dafür, dass sich bestimmte Wellenlängen des Lichtes, hier vor allem das Grün, gegenseitig verstärken, andere dagegen gedämpft oder ausgelöscht werden.

Doch damit nicht genug: Zum Erstaunen der Wissenschaftler können die Papilio-Flügel noch mehr: Die mehrfache Reflexion über die "Doppelbande" verändert nicht nur die Zusammensetzung des "Lichtwellencocktails", sie ändern auch seine Polarisierung, die Richtung, in der die Wellen schwingen. "Menschliche Augen können Unterschiede in der Polarisation zwar nicht wahrnehmen", erklärt Vukusic, "wohl aber viele Insekten. Honigbienen beispielsweise nutzen sie für ihre Navigation." Warum allerdings der Schmetterling diesen Effekt einsetzt, ist nicht bekannt. Vukusic vermutet aber, die Polarisationsänderungen könnten zur besseren Tarnung dienen.

Stand: 06.07.2003
 
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