Was macht die Federn bunt?

Bei vielen Vogelarten ist das Gefieder äußerst farbenprächtig, vor allem bei den Herren.

Mal ist das ganze Federkleid bunt oder es schillert mächtig, mal sind nur einzelne Federn auffällig gefärbt.

Das Gefieder des bei uns heimischen Eisvogels schillert zum Beispiel als Ganzes wundervoll. Doch sind es meist nur sehr kurze Moment, in denen wir diesen Vogel im temporeichen Vorbeifliegen wie einen Edelstein aufleuchten sehen.

Ganz anders die Pracht der Entenvögel. Stockente und Mandarinente sind nicht so fix unterwegs und lassen sich gut beobachten. Aber: Was macht ihre Federn eigentlich bunt?

Auf diese Frage gibt es keine einfache Antwort. Blicken wir nochmals auf den hiesigen Eisvogel, dann offenbart sich, dass er in der Sonne wie ein Edelstein funkelt – und die schönsten Fotos sind natürlich bei Sonnenlicht gemacht.

Bei trüber Witterung hat er indes Nichts von einem Edelstein.

Das liegt daran, dass sein Gefieder hauptsächlich durch die Struktur seiner Federn intensiv schillert. Im Novemberlicht – wie ich ihn sah – wirkt er matt.

Attraktive Mandarinente

Kürzlich hatte ich in der Stadtnatur von Berlin das Vergnügen, eine Gruppe von Mandarinenten zu sehen, und zwar im Schlosspark Charlottenburg. Sie sind in der Hauptstadt längst an vielen Seen und kleinen Teichen zu finden, also wirklich kein ornithologisches Highlight.

Je nach Profession betrachten die einen sie als Ziervögel – weil sie so hübsch sind –, die anderen definieren sie als eine invasive Tierart oder als Neozoen – weil sie aus Ostasien zugewandert sind und sich in Europa ausbreiten. Mit anderen Worten: wohlfühlen.

Alle Männchen, also die Erpel, zeigten sich im Prachtkleid – wie das im Dezember üblich ist. Manche saßen auf hölzernen Pfählen direkt am Wasser, putzten das Gefieder, dösten oder schwammen herum. Andere stießen gerade von der Uferböschung aus dazu. Mit dabei in dieser Gruppe von Mandarinherren: eine weibliche Stockente und eine Mandarindame.

Aus Licht wird Farbe

Vogelfedern sind komplizierte Gebilde, die hauptsächlich aus Keratin bestehen. Das Licht, das auf eine Feder fällt, wird an ihren Strukturen gebrochen und reflektiert. Dadurch entstehen Farben, die vom Aufbau, der Oberfläche und der Anordnung der Federn abhängen. Man spricht von Strukturfarben – im Gegensatz zu Pigmenten. Das sind chemisch definierte Farben.

Es ist zunächst eine physikalische Frage, ob und wie Licht reflektiert wird. Die Federstruktur sorgt dafür, dass bestimmte Bereiche des Lichts – bestimmte Wellenlängen – absorbiert werden und praktisch verschwinden, während andere Bereiche zurückgeworfen, also reflektiert, werden. Dabei kommt es auch zu Streuungseffekten, die jeweils auf das Konto der Struktur gehen.

All das kennen wir vom Regenbogen, bei dem Sonnenstrahlen auf allerfeinste Wassertröpfchen treffen und gebrochen werden. Auf diese Weise entsteht Licht verschiedener Wellenlänge, und daraus resultieren die Farbeffekte, die unser Auge wahrnimmt: kurzwelliges Licht sehen wir als Blau, langwelliges als Rot.

Typische Strukturfarben, die durch physikalische Effekte entstehen, sind Weiß, Grün und Blau. Für die Reflexion, Absorption und Streuung zuständig sind außer dem Baustoff Keratin, kleine Lufteinschlüsse und der dunkle Farbstoff Melanin, der in den feinen Ästchen der Federn, den Rami, eingelagert ist.

Bei schwarzem Gefieder wird das auftreffende Licht nicht reflektiert, sondern absorbiert – es wird quasi verschluckt.

Bei weißem Gefieder wird das Licht hingegen durch Reflexion in alle Richtungen gestreut. Weißstörche wie dieser Nistmaterial sammelnde Vogel kombinieren beide Farben.

Pigmente machen den Unterschied

Farbiges Gefieder entsteht vor allem durch eine Kombination aus Strukturen und Pigmenten. Wächst eine Feder, werden färbende Pigmente eingebaut, sofern das genetische Programm dies vorsieht.

Pigmente sind chemisch definiert. Man kann sie sich als winizige Teilchen vorstellen. Hier eine Auswahl:

Bei Vögeln spielen Eumelanin und Phaeomelanin eine große Rolle. Sie erzeugen das braune beziehungsweise rötlich-braune Gefieder. Gebildet werden Melanine aus Aminosäuren, die Vögel mit der Nahrung aufnehmen. Beispiel: Greifvögel wie der Habicht.
Eine andere wichtige Pigmentgruppe sind die Carotinoide, die für gelbe, orange und rote Farbtöne sorgen. Sie stammen unmittelbar aus der Nahrung der Vögel. Nur Pflanzen, Algen und Pilze können Carotinoide synthetisieren. In den Vogelkörper gelangen sie häufig via Krebschen oder Insekten. Beispiel: Flamingos.
Es gibt noch weitere färbende Partikel etwa die Porphyrine, die rote, braune, grüne und pinke Töne hervorrufen; speziell im Zusammenspiel mit Melanin. Beispiel: Glanzstare.

Trifft Licht auf solche in die Federn eingelagerten Pigmente, wird Licht bestimmter Wellenlänge absorbiert oder zurückgestrahlt. Es entsteht ein Farbeindruck. Meist ist das Farbspiel des Gefieders ein Mix aus Federstrukturen und verschiedenen Pigmenten.

Wenn das Gefieder schillert, werden die Lichtstrahlen vielfältig reflektiert und der Farbeindruck hängt vom Standpunkt des Betrachtenden ab. Man spricht von irisierenden Effekten. Bei unserem Eisvogel, bei den Nektarvögeln und hiesigen Staren ist dieses Schillern einfach wundervoll.

Wer auf die Frage Was macht die Federn bunt? eine einfach Antwort möchte, dem gefällt vielleicht dieser kurze Satz der US-amerikanischen Wissenschaftlerin Kimberly Bostwick. Sie bringt die ganze Angelegenheit so auf den Punkt (Handbook of Bird Biology, Cornell University, 2016, 3. Aufl., S. 131 ff):

Feathers manipulate light to produce colors.

Zum Prachtkleid der Mandarinerpel gehört der rote Schnabel, ein breites weißes Band seitlich am Kopf, orangefarbene Strähnen am Hals – eine Art Backenbart – und die ebenso gefärbten, auffälligen „Segel“, die am Körperende hoch ragen. Diese Federn gehören zu den Armschwingen, sie werden auch als Segelfedern bezeichnet.

Wenn die Erpel schwimmen, sieht es in der Tat nach „gehissten Segeln“ aus:

 

Geschlechtsdimorphismus: Wie bunt ist der Erpel wirklich?

Solche Segel haben die Weibchen nicht. Und auch sonst, wirkt ihr Federkleid eher schlicht – obwohl es auf seine Weise wunderschön ist. Weiche Brauntöne dominieren, und die Flanken bilden mit ihren hellen Flecken einen schönen Übergang zur schneeweißen Unterseite.

Wenn das Gefieder von Männchen und Weibchen unterschiedlich ist, sprechen wir in der Biologie von Geschlechtsdimorphismus. Wobei das di (gr.) für zwei steht und mit morph (gr.) die Gestalt, das Aussehen gemeint ist.¹

Es ist auf den ersten Blick keine Frage, dass bei Mandarinenten der Geschlechtsdimorphismus im Gefieder des Prachtkleids stark ausgeprägt ist.² Schaut man sich allerdings die Federn einzeln an, dann beruht die Farbenpracht der Erpel auf wenigen bunten Akzenten: das Orange der Segel und das Blau einiger Armschwingen. Ich lese dazu auf der interessanten Webseite Featherbase

Die glänzenden Farben sind jedoch nur sparsam auf dem Großgefieder zu finden.

Eine Frage der Sicherheit

Vögel, die sich kein farbenprächtiges Gefieder leisten, sind dadurch in der Regel besser an ihre Umgebung angepasst und zugleich unauffälliger.³

Kein Wunder ist es daher, dass bei vielen Vogelarten nur die Männchen bunt sind. Ihr Prachtkleid, das sie meist im Spätsommer anlegen, kommt so richtig zur Geltung, wenn sie sich neu verpaaren – was bei Entenvögeln in den Winter fällt – und zur Balzzeit. Danach flauen die Farben ab.

Die Weibchen und der Nachwuchs sind hingegen gut an die Tönung ihrer Umwelt angepasst – und so besser geschützt. Das gilt auch für die farbenprächtigen Mandarinenten.

Da hatte die Evolution ihre Hand im Spiel.

¹Beim Mäusebussard spricht man von verschiedenen Farbmorphen, sie sind unabhängig vom Geschlecht: Manche Individuen sind sehr hell getönt, andere mittelbraun, und ganz dunkle Bussarde gibt es auch.
² Geschlechtsdimorphismus bezieht sich nicht nur auf die Färbung, sondern es geht auch um Größenunterschiede. Manchmal sind Weibchen und Männchen gleich groß, manchmal die männlichen Partner deutlich größer. Bei Greifvögeln wie Habicht oder Sperber sind die Damen imposanter. Und die Herren wiegen um ein Drittel weniger.
³ Über die Vorteile und Nachteile von farbigem Gefieder habe ich in der Zeitschrift Die Gefiederte Welt am Beispiel der Trappen berichtet: E. Brüser, Das Dilemma: Sich tarnen oder zur Schau stellen, 2020, Nr. 5, S. 21-23

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