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Mininäpfe und Riesenzellen

Strukturfarben bei Vögeln

Ob das leuchtende Rad des Pfaus, das Prachtkleid der Paradiesvögel oder die bunten Federn von Papageien – auch die Gefiederfarben vieler Vögel kommen ohne Pigmente aus und nutzen stattdessen das Prinzip der Interferenz oder Lichtbrechung. Welche „Tricks“ die Vögel jeweils entwickelt haben, um den gewünschten Farbeffekt zu erzielen, ist noch lange nicht vollständig erforscht.

Rad eines Pfaus © IMSI MasterClips

Immer wieder entdecken Wissenschaftler neue Strukturen und Variationen. Pigmentierungen dienen dabei allerdings bestenfalls als dunkler Hintergrund, der lästiges Streulicht absorbiert und die schillernden Farben noch besser zur Geltung bringt. So sind bei den Schwanzfedern des Pfaus die Federäste, die vom Schaft abgehenden Verzweigungen, generell schwarz. Fehlt dieses Hintergrundpigment, wird der Pfau scheinbar zu einem Albino, sein Rad bleibt weiss.

„Mininäpfe“ für die Augen

Verantwortlich für die Farbigkeit der „Pfauenaugen“ sind Mikrostrukturen auf den Federstrahlen, den von den Federästen abgehenden Härchen. Jede zweite dieser Federstrahlen ist abgeflacht und trägt auf ihrer Oberseite eine Reihe kleinster Vertiefungen. Der Boden dieser „Mininäpfe“ ist dicht mit noch winzigeren, nur wenigen Nanometer breiten Lamellen bedeckt. Sie bilden das für die Schillerfarben verantwortliche optische Gitter.

Der Abstand der Lamellen ist so optimiert, dass er bis auf einen zehntausendstel Millimeter genau mit den Wellenlängen der Spektralfarben übereinstimmt. Durch die Phasenverschiebungen der Interferenz kann das Gitter damit gezielt bestimmte Farbkomponenten verstärken oder ausblenden. Nach ähnlichem Prinzip, aber mit etwas abgewandelten Strukturen, funktionieren auch die Gefiederfarben von Kolibris.

Farbe nach dem Himmelsprinzip

Rad eines Pfaus © IMSI MasterClips

Eine ganz andere Strategie haben dagegen Wellensittiche und andere Papageienvögel entwickelt. Die ursprünglich aus Australien stammenden Tiere sind in ihrer Wildform grün, die Zuchtform umfasst jedoch auch hellblaue, weiße oder gelbe Varianten. Diese Farben entstehen nicht durch Interferenz, sondern nach dem Prinzip des Himmelsblaus: In ihren Federästen sitzen Riesenzellen, die winzige Körnchen des schwarzen Pigments Melanin enthalten.

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Trifft Licht auf diese Nanopartikel, wird nur seine kurzwelligste Komponente, das Blau, gestreut und abgelenkt, die restlichen Wellenlängen bleiben unverändert. Die stärker verteilten blauen Strahlenanteile färben die Feder scheinbar blau. Die grüne Farbe des Wildtyps kommt dadurch zustande, dass die über den Riesenzellen liegenden Hautzellen zusätzlich ein gelbes Pigment enthalten – aus der Kombination des „Streulichtblaus“ und des Pigmentgelbs ergibt sich für den Betrachter ein Grün.

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Stand: 06.07.2003

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Farben ohne Farbe
Die "unsichtbaren" Färbetechniken der Natur

Es geht auch ohne Pigmente...
Strukturfarben in der Natur

Seifenblasen und Ölpfützen
Das Geheimnis der Interferenz

Wenn der grüne Schein trügt...
Papilio und das Geheimnis der Mehrschichtigkeit

Das Morpho-Paradox
Ein optisches Gitter für den Blaustich

Mininäpfe und Riesenzellen
Strukturfarben bei Vögeln

Funkeln in der Tiefe
Die Farben der Edelsteine

Farbentricks mit Abgucken
Technische Anwendungen von Interferenzfarben

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