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Donnerstag, 29.09.2016
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Sind Oktopusse doch nicht farbenblind?

Weite Pupillen könnten trotz fehlender Fotorezeptoren Farbwahrnehmung ermöglichen

Raffiniertes Patent: Oktopusse erkennen womöglich doch Farben – trotz fehlender Fotorezeptoren. Möglich machen könnten das die besonders weiten Pupillen der Tiere. Durch sie kann Licht aus vielen verschiedenen Richtungen einfallen und spaltet sich in seine unterschiedlichen Wellenlängen auf. Das könnte den Kopffüßern helfen, Farben anhand ihres chromatischen Spektrums zu unterscheiden.
Können Oktopusse doch Farben erkennen?

Können Oktopusse doch Farben erkennen?

Oktopusse verfügen über einzigartige Fähigkeiten: Sie können die Farbe, das Muster und sogar die Textur ihrer Haut blitzschnell verändern. Auf diese Weise passen sich die Tiere perfekt an ihre Umgebung an um sich zu tarnen. Die intelligenten Kopffüßer kommunizieren jedoch auch untereinander über diese Erscheinungswechsel und setzen ihr beeindruckendes Farbenspiel zum Beispiel beim Paarungstanz ein.

Umso verwunderlicher scheint, dass die Tiere keine Farben sehen können. Ihre Augen verfügen – anders als beim Menschen – lediglich über einen einzigen Lichtrezeptortyp. Sie dürften die Welt deshalb nur in schwarz-weiß wahrnehmen. Für Alexander Stubbs von der University of California in Berkeley macht die fehlende Farbwahrnehmung der Kraken keinen Sinn. Er glaubt: Oktopusse sehen die Umgebung um sie herum doch in all ihrer Farbenpracht – nur eben ganz anders als andere Tiere.

Dank ihrer Pupillenform sehen Kopffüßer die Welt womöglich nicht nur in schwarz-weiß (von oben: Sepia bandensis, Sepioteuthis, Octopus vulgaris).

Dank ihrer Pupillenform sehen Kopffüßer die Welt womöglich nicht nur in schwarz-weiß (von oben: Sepia bandensis, Sepioteuthis, Octopus vulgaris).

Pupillenform als Schlüssel


Gemeinsam mit seinem Vater Christopher Stubbs von der Harvard University hat der Biologie eine Theorie entwickelt, wie die Kopffüßer trotz ihrer Farbenblindheit im traditionellen Sinne trotzdem Farben erkennen könnten: Der Schlüssel, so vermuten sie, liegt in der ungewöhnlichen Pupillenform der Tiere.


Durch die U-, W- oder Hantel-förmigen Pupillen von Oktopus, Tintenfisch und ihren Verwandten kann Licht nämlich aus vielen verschiedenen Richtungen in die Augen fallen. Dadurch entsteht ein Effekt, den viele vermutlich vom Augenarzt kennen: Erweitern sich etwa durch Augentropfen unsere Pupillen, wirkt nicht nur alles verschwommen. Es erscheinen auch Farbsäume im Sichtfeld.

Das liegt daran, dass Licht unterschiedlicher Farben durch eine Linse unterschiedlich gebrochen wird – blaues Licht etwa stärker als rotes. Im Auge treffen die Wellenlängen deshalb an unterschiedlichen Stellen auf. Experten sprechen von der sogenannten chromatischen Aberration. Je größer die Pupillenfläche ist, durch die das Licht eintreten kann, desto mehr verstärkt sich dieser Effekt.

Aus Fehler wird Funktion


Die meisten tierischen Augen haben sich so entwickelt, dass sie die chromatische Aberration minimieren können. Auch Hersteller von Fotokameras versuchen den Effekt mithilfe von technischen Tricks zu reduzieren. "Die weiten Pupillen der Kopffüßer hingegen betonen die spektrale Aufspaltung und machen aus dem Fehler eine besondere Funktion", sagt Alexander Stubbs.

Chromatische Aberration einer Sammellinse

Chromatische Aberration einer Sammellinse

Mithilfe einer Computersimulation empfanden die Wissenschaftler nach, wie die Tiere die chromatische Aberration zur Farbwahrnehmung nutzen könnten. Sie schlussfolgern: Die Kopffüßer passen den Brennpunkt ihrer Augen an, indem sie den Abstand zwischen Linse und Retina verändern – und können auf diese Weise auf die an unterschiedlichen Stellen auftreffenden Wellenlängen fokussieren und Farben anhand ihrer chromatischen Signatur unterscheiden.


Verschwommenheit als Unterscheidungsmerkmal


Den Forschern zufolge würden die Tiere bei diesem Hin- und Her-Fokussieren beobachten, wie sich die Verschwommenheit des Bildes ändert und an welcher Stelle es am schärfsten erscheint. Demnach differenzieren sie Farben danach, wie fokussiert sie erscheinen: "Weiße Objekte, die alle Wellenlängen des Lichts reflektieren, müssten für Oktopusse äußerst verschwommen wirken. Purere Farben wie gelb oder blau hingegen dürften sie klar fokussieren können", sagt Stubbs.

Dieser Trick funktioniert jedoch nur, wenn die Farben in der Umgebung einen genügend hohen Kontrast aufweisen. "Nur dann können Veränderungen der chromatischen Verschwommenheit deutlich erkannt werden", schreiben die Wissenschaftler.

"Eleganter Mechanismus"


Damit sie Farben unterscheiden können, büßen die Oktopusse zwar an Sehschärfe ein. Dennoch sind die Stubbs von dem Prinzip beeindruckt: "Wir glauben, wir haben einen eleganten Mechanismus entdeckt, der das Fehlen verschiedener Fotorezeptortypen ausgleichen kann", sagen sie. "Dieses Prinzip unterscheidet sich grundlegend von dem, wie wir es vom Menschen und vielen anderen Tieren kennen." Sie hoffen, dass ihre Theorie künftig durch Verhaltenstests mit Kopffüßern bestätigt werden kann. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016; doi: 10.1073/pnas.1524578113)
(University of California – Berkeley, 07.07.2016 - DAL)
 
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