True Colors: Wie Vögel die Welt sehen

Dank UV-Sicht sehen Vögel die Welt ganz anders als wir

• Cynthia Berger
• Tiere
• Jul 19, 2012

Anfang der 1970er Jahre entdeckte ein Forscher, der die Fähigkeit von Tauben, Farben zu unterscheiden, untersuchte, zufällig, dass die Vögel ultraviolettes (UV) Licht sehen können. Die Entdeckung wurde als kurios, aber nicht allzu wichtig angesehen. „Es war natürlich, dass Wissenschaftler annahmen, dass das Sehen von Vögeln dem menschlichen Sehen gleicht“, sagt Geoffrey Hill, ein Ornithologe der Auburn University und Autor von Bird Coloration. „Schließlich sind Vögel und Menschen beide tagsüber aktiv, wir nutzen helle Farben als Orientierungshilfe. … Niemand hat sich wirklich vorgestellt, dass Vögel die Welt anders sehen könnten.“
Aber in den folgenden Jahrzehnten zeigten systematische Tests des Sehvermögens von Vögeln etwas Unerwartetes: Viele Vogelarten – nicht nur Tauben – können UV-Licht sehen. Tatsächlich sind die Augen der meisten Vögel, mit Ausnahme von nachtfliegenden Vögeln wie Eulen, wahrscheinlich sogar empfindlicher für ultraviolettes Licht als für das, was wir sichtbares Licht nennen. Die Wissenschaftler haben auch gelernt, dass viele Vögel ein Gefieder haben, das UV-Licht reflektiert. Zusammengenommen haben diese Entdeckungen „uns erkennen lassen, dass es neue Antworten auf alte Fragen geben könnte“, sagt Muir Eaton, Biologe an der Drake University. Vögel verlassen sich auf ihr Sehvermögen, um zum Beispiel Partner zu wählen, Nahrung zu finden und nach Raubtieren zu suchen. „Wenn man annimmt, dass Vögel genau das sehen, was wir sehen, könnte man den falschen Rahmen für das Verständnis des Vogelverhaltens haben“, sagt Eaton.

Geheime Signale?

Betrachten Sie, wie Vögel Partner wählen. „Nachdem die ersten Studien über Vögel und UV herauskamen, fingen die Leute an zu sagen: ‚Vielleicht ist deine Studie zur Partnerwahl nicht gültig, weil du die Federfarben mit dem bloßen Auge bewertet hast'“, sagt Peter Dunn, ein Biologe der University of Wisconsin-Milwaukee, der aktive kleine Grasmücken namens Gelbkehlchen (unten) untersucht. Hill fügt hinzu, der die Partnerwahl bei Hausfinken, Blaumeisen und Indigofinken erforscht hat: „Als ich in den 1980er Jahren anfing zu arbeiten, hielten wir Farbkarten gegen die Federn der Vögel“ – dieselben quadratischen Farbchips, die ein Industriestandard für Grafikdesigner und Innenarchitekten sind.

In den letzten drei Jahrzehnten hat eine Flut von Studien die faszinierende Vorstellung getestet, dass die Partnerwahl und andere Verhaltensweisen von Vögeln durch geheime visuelle Signale geformt werden, die Menschen nicht sehen können. Obwohl die Prämisse exotisch war, war das, was diese Explosion der Forschung ermöglichte, prosaisch: Die Technologie wurde besser und billiger. Insbesondere die zunehmende Verfügbarkeit und die sinkenden Kosten eines Laborgeräts namens Spektralphotometer – das das von einer Oberfläche reflektierte oder absorbierte Licht präzise misst – ermöglichte es den Wissenschaftlern, wenn schon nicht wie ein Vogel zu sehen, so doch zumindest zu quantifizieren, was Vögel sehen.
Anfänglich richteten viele Forscher ihre Spektralphotometer auf Vögel, die keine auffälligen Federn benutzen, um Partner anzulocken. Ein Team von schwedischen Wissenschaftlern untersuchte zum Beispiel die Blaumeise, eine europäische Verwandte der Meise. Wie bei vielen Vogelarten sehen männliche und weibliche Blaumeisen für den Menschen gleich aus. „Die Standardliteratur beschreibt das Gefieder als sehr ähnlich zwischen den Geschlechtern“, sagt Staffan Andersson, Professor für Tierökologie an der Universität Göteborg. „Das Hauptproblem bei dieser Schlussfolgerung ist, dass sie auf dem UV- blinden und gelb-belasteten menschlichen Auge basiert.“ Mit Hilfe einer spektrofotometrischen Sonde, die die Federn von wild gefangenen Vögeln abtastete, entdeckten Andersson und seine Kollegen, dass Blaumeisen selbst kein Problem haben, Männchen von Weibchen zu unterscheiden: Männchen haben einen Fleck von Federn auf dem Scheitel, der UV-Licht stark reflektiert; Weibchen nicht.

Partnerwahl

Blaumeisen sind nicht allein. Im Jahr 2005 untersuchte Eaton mit einem Spektralphotometer das Gefieder von 139 Singvogelarten, bei denen sich Männchen und Weibchen ähneln, von Zedernschwalben über Rauchschwalben und Spottdrosseln bis hin zu westlichen Wiesenlerchen. Obwohl Wissenschaftler diese Vögel, zusammen mit 70 Prozent aller Singvogelarten, zuvor als sexuell monochromatisch klassifiziert hatten (Männchen und Weibchen sehen identisch aus), waren volle 90 Prozent der von Eaton gescannten Arten tatsächlich sexuell dichromatisch: anders, wenn man die bessere Unterscheidung von Farben (einschließlich Ultraviolett) durch Vögel und die Menge an UV-Licht, die Federn reflektieren, berücksichtigt. „Für die Vögel selbst sehen Männchen und Weibchen ziemlich unterschiedlich aus“, sagt Eaton.
Solche Befunde veranlassten einige Forscher zu der Vermutung, dass die primäre Rolle des UV-Sehvermögens der Vögel in der Partnerwahl liegt. In der Tat fanden Andersson und seine Kollegen in Labortests heraus, dass Blaumeisenweibchen stark die Männchen mit den hellsten „unsichtbaren“ Kronen bevorzugten – ein Beweis dafür, dass die UV-reflektierenden Federn, die Menschen nicht sehen können, ihre Funktion erfüllen.
Im Laufe der Zeit sind Wissenschaftler jedoch zu dem Schluss gekommen, dass Blaumeisen die Ausnahme von der Regel sind. Nur sehr wenige Vogelarten nutzen ausschließlich UV-Licht – ohne andere visuelle Hinweise – um Partner anzuziehen und auszuwählen. „Im Allgemeinen verstärkt die ultraviolette Reflexion einfach die Farbmuster des Gefieders, die wir Menschen bereits sehen können“, sagt Dunn. Bei seinen Versuchspersonen „bevorzugen Gelbkehlchenweibchen zwar hellere Männchen, aber nicht wegen der UV-Reflexion allein. Es ist eher die Helligkeit des Gefieders insgesamt.“

Nestparasiten im Nest

Wie nutzen Vögel also ihre Fähigkeit des UV-Sehens? Auf eine überraschende Anzahl von Wegen, vermuten Wissenschaftler. Viele Singvögel werden zum Beispiel von Nestparasiten belästigt: Vögel wie Kuckucke und Braunkopfkuhstärlinge, die ihre Eier in einem Wirtsnest ablegen und die harte Arbeit der Kinderbetreuung den unwilligen Adoptiveltern überlassen. Es stellte sich heraus, dass einige potenzielle Wirte in der Lage sind, Eier zu erkennen und abzuweisen, die für menschliche Augen wie ihre eigenen aussehen. Könnte es sein, dass die Vögel eher auf UV-Signale als auf für Menschen sichtbare Farben reagieren?
Die bisherigen Beweise sind suggestiv, aber nicht schlüssig. In einer Studie aus dem Jahr 2007 in der Tschechischen Republik lehnten Singdrosseln experimentelle Eier ab, die von Forschern als perfekte Imitationen entworfen worden waren. Es stellte sich heraus, dass die Eier der Wissenschaftler einen anderen UV-Reflexionsgrad hatten als die Eier der Drosseln. Aber eine kanadische Studie mit 11 Arten, die von Kuhflöhen parasitiert werden, fand keine Korrelation: Einige Arten akzeptierten Eier, die eine UV-Übereinstimmung aufwiesen, andere lehnten sie ab.

Signale von hungrigen Küken

Wissenschaftler untersuchen auch, ob UV-Signale nach dem Schlüpfen der Eier eine Rolle spielen. Stellen Sie sich fleißige Elternvögel vor, die Raupen zu einem Nest voller hungriger Küken transportieren. Welches Küken wird zuerst gefüttert? Bei einigen Arten orientieren sich die Eltern an der Größe des Kükens oder daran, wie laut und energisch es bettelt. Aber auch die Farbe spielt eine Rolle – die Helligkeit des Schlupfwinkels (Mundrand) oder des Kopfes scheint ein Elternteil zu stimulieren, Nahrung anzubieten. Einige Forscher vermuten, dass die UV-Farbe diesen Effekt verstärken kann.
Neugeschlüpfte europäische Walzen haben zum Beispiel einen Fleck nackter Haut auf der Stirn, der UV-Licht reflektiert. Ihre Eltern stehen vor einer besonderen Herausforderung, wenn sie Tausendfüßler und andere Leckereien verteilen: Da Walzengelege über einen Zeitraum von mehreren Tagen schlüpfen, sind die zuerst geschlüpften Küken größer und benötigen mehr Nahrung als später geschlüpfte Küken. In einer Studie aus dem Jahr 2011 stellten spanische Forscher fest, dass schwerere Küken dazu neigen, die wenigsten UV-reflektierenden Flecken auf der Stirn zu haben; leichtere Küken hatten reflektierendere Stirnen. Um zu testen, ob dieser Unterschied den Eltern bei der Entscheidung hilft, wen sie am meisten füttern, schmierten die Wissenschaftler eine sonnenblockerähnliche Lotion auf die Stirn einiger Küken, während sie bei anderen eine Kontrolllotion verwendeten. Die Küken mit dem Blocker nahmen weniger Gewicht zu als ihre ungeblockten Nestgenossen – ein klares Zeichen dafür, dass sie weniger Nahrung bekamen, wenn sie ihren Ernährungsstatus nicht mit UV-Signalen anzeigen konnten.

Futter finden

Elternvögel verlassen sich möglicherweise auch bei der Futtersuche auf UV-Signale. Viele Insekten, darunter Motten und Schmetterlinge, haben Körperschichten, die UV-Licht stark reflektieren. Viele Samen sind ebenfalls reflektierend, und Beeren und Früchte entwickeln eine stark reflektierende Wachsbeschichtung, wenn sie reif werden. Auf der anderen Seite reflektieren die meisten grünen Blätter kein UV-Licht. Selbst wenn also eine rote Beere für menschliche Augen im Vergleich zu einem grünen Blatt gut sichtbar ist, wird dieser Kontrast für Vögel noch verstärkt.

„Ich denke, das Wichtigste, was die Entdeckung, dass Vögel im ultravioletten Licht sehen, mit sich bringt, ist unser Verständnis dafür, wie einige Raubvögel ihre Beute finden“, sagt Hill. Stellen Sie sich zum Beispiel einen Turmfalken (amerikanischer Turmfalke, rechts) vor, der hoch auf einem Telefondraht sitzt und ein Feld weit unten überwacht. „Ich habe mich immer gefragt, wie ein Raubvogel genug zu essen bekommt“, sagt er. „Schließlich kann man 20 Mal durch ein Grasfeld laufen und nie eine Maus sehen.“
Aber das liegt daran, dass wir nicht sehen, was die Vögel sehen. Es stellte sich heraus, dass eine wichtige Beute für Turmfalken, die Wiesenmaus, sich wie ein kleiner Hund verhält, der seine Spuren im hohen Gras mit Urinspritzern markiert. Vor etwa 15 Jahren entdeckten finnische Forscher von der Universität Turku, dass der Urin der Wühlmaus UV-Licht reflektiert – was Turmfalken, die über offene Felder fliegen, deutlich sehen können. „Sobald man erkennt, dass die Raubvögel der Spur direkt zum Tier folgen können, macht es viel mehr Sinn“, sagt Hill.
In der Tat. Während die Menschen sich schon lange fragen, wie es wäre, wie ein Vogel aufzusteigen, lautet die interessantere Frage – vor allem für Biologen – vielleicht: Wie wäre es, wie ein Vogel zu sehen?

Cynthia Berger ist eine in Pennsylvania lebende Autorin und ehemalige Chefredakteurin des Living Bird Magazins.

Vögel und UV-Licht: Die Augen haben es in sich

Wie erkennen Vögel ultraviolettes (UV-) Licht? Um diese Frage zu beantworten, muss man die Augenstruktur der Vögel verstehen. Die menschliche Netzhaut hat drei Arten von Zapfenzellen (Rezeptoren, die für das Farbsehen verwendet werden): rot, grün und blau. Im Gegensatz dazu haben Vögel, die tagsüber aktiv sind, vier Arten, darunter eine, die speziell für UV-Wellenlängen empfindlich ist. Es gibt noch einen weiteren Unterschied: Bei Vögeln enthält jede Zapfenzelle einen winzigen Tropfen farbigen Öls, der den menschlichen Zellen fehlt. Der Öltropfen funktioniert ähnlich wie ein Filter auf einer Kameralinse. Das Ergebnis ist, dass Vögel nicht nur UV-Licht sehen, sondern auch viel besser als Menschen in der Lage sind, Unterschiede zwischen zwei ähnlichen Farben zu erkennen.
Wie sieht die Welt für einen Vogel mit UV-Sicht aus? „Das können wir uns nicht vorstellen“, sagt der Ornithologe Geoffrey Hill von der Auburn University. Da Vögel mehr Farben erkennen können als Menschen, erscheinen ihnen Szenen möglicherweise vielfältiger. Und Farben, die für menschliche Augen bereits hell sind, sind – wenn sie durch die UV-Reflexion verstärkt werden – für Vögel wahrscheinlich noch heller.

Vogelforschung bringt Verbraucherprodukte hervor

In der großen US-Tradition beginnen Unternehmer, das neue Wissen über das Sehen von Vögeln zu nutzen, um clevere Verbraucherprodukte zu erfinden. Hier sind ein paar Beispiele:
Ein besserer Entenköder: Wasservogeljäger wissen: Je realistischer ein Entenköder ist, desto besser funktioniert er. Der Ornithologe Muir Eaton, ein lebenslanger Entenjäger, merkt an: „Als ich mit dieser UV-Forschung begann, sagte ich: ‚Heiliger Strohsack, ich sollte UV-reflektierende Farbe für meine Köder erfinden!'“ Jemand kam ihm zuvor. Die meisten großen Hersteller von Massenproduktionen von Lockvögeln bieten jetzt UV-reflektierende Farbe als Option für ihre Produkte an.
Kollisionen vermeiden . . und Katzen: Jedes Jahr sterben in Nordamerika bis zu 1 Milliarde Vögel nach Kollisionen mit Fenstern, sagt der Forscher Daniel Klem vom Muhlenberg College. Eine Möglichkeit, Vögel zu warnen, dass eine unsichtbare, aber solide Barriere ihre Flugbahn blockiert, ist, Fenster mit Aufklebern zu dekorieren. „Aber das ist visuell kaum befriedigend“, bemerkt Klem. Eine für den Verbraucher angenehmere Option wären Fenster, die UV-Licht reflektieren – sichtbar für Vögel, aber nicht für Menschen – ein Projekt, an dem Klem arbeitet und hofft, Hersteller davon zu überzeugen, es kommerziell zu produzieren. Hunderte von Millionen Vögeln fallen jedes Jahr auch den Katzen im Freien zum Opfer. Ein Unternehmer nutzt die Fähigkeit der Vögel, UV-Strahlen zu sehen, um das Problem zu bekämpfen, indem er ein Halsband vertreibt, das angeblich Raubkatzen für Vögel sichtbarer macht.
Tarnkleidung für Vogelbeobachter: Einige begeisterte Vogelbeobachter überdenken ihre Modewahl, nachdem sie wissen, dass Vögel im UV-Bereich sehen. Viele moderne Kleidungsfarben reflektieren UV, ebenso wie die „Aufheller“ in einigen Waschmitteln. Heute können Vogelbeobachter aus einer Vielzahl von sprühbaren Stoffbehandlungen wählen, die ihre Lieblingsjacken weniger auffällig machen, da die Kleidung UV-Wellenlängen absorbiert (anstatt sie zu reflektieren).
Goose Be Gone Gone: Eine Schar Kanadagänse, die über uns hinwegfliegt, kann der Auftakt zu einem Chaos sein. Eine Möglichkeit, sogenannte „lästige“ Gänse zu vertreiben, ist das Besprühen des Grases mit einer schlecht schmeckenden, aber harmlosen Chemikalie, die aus Weintrauben gewonnen wird. Die Forschung zeigt, dass diese Behandlung noch effektiver ist, wenn sie mit einem zweiten Spray gekoppelt wird: einer Verbindung, die UV-Licht reflektiert. Für das menschliche Auge unsichtbar, macht das Spray einen Schwad aus behandeltem Gras für Gänse ziemlich offensichtlich, ein visueller Hinweis, der die Lektion verstärkt: „Dieses Futter schmeckt schlecht – bleib weg.“

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