Die Ursachen und Gründe für die Farbigkeit
bei Meeresbewohnern
SEMINARARBEIT IM W-SEMINAR MEERESBIOLOGIE
INHALTSVERZEICHNIS
I. Einleitung 3
II. Hauptteil
1. Klassen von Farben und ihre Entstehung 4
1.1. Die Pigmentfarben 4
1.1.1. Chemisch-physikalische Erklärung der Farbwahrnehmung 5
1.1.2. Chromatophorentypen 6
1.1.2.1. Melanophoren 6
1.1.2.2. Allophoren 6
1.1.2.3. Lipophoren 7
1.2. Strukturfarben und das Phänomen der Dünnschichtinterferenz 7
2. Gründe für Farbigkeit 8
2.1. Täuschung 8
2.1.1. Mimikry 8
2.1.1.1. Müller’sche Mimikry 8
2.1.1.2. Merten’sche Mimikry 9
2.1.1.3. Bates’sche Mimikry 9
2.1.1.4. Peckam’sche Mimikry 10
2.1.2. Abschreckende Augen 11
2.1.3. Mimese 12
2.1.3.1. Zoomimese 12
2.1.3.2. Phytomimese 12
2.1.3.2. Allomimese 13
2.2.Tarnung 14
2.2.1. Gegenschattierung 14
2.2.2. Transparenz 14
2.2.3. Tarnung durch Maskierung 14
2.2.4.Farbwechsel 15
2.2.4.1. Morphologischer Farbwechsel 15
2.2.4.2. physiologischer Farbwechsel 15
2.2.5. Das Phänomen der roten Farbe 16
2.2.6. Tarnfärbung im Schwarm 17
2.3. Färbung als innerartliches Signal 18
III. Schluss 18
I. EINLEITUNG
Meere, faszinierende Unterwasserwelten mit einer Farbenpracht, die ihresgleichen sucht. Doch wozu eigentlich die Farben? Schon wenige Meter unter der Wasseroberfläche sieht doch eigentlich alles gleichermaßen graublau aus; trotzdem finden wir Fische in den leuchtendsten Farben und mit auffälligen Mustern.
Theoretisch als Tarnung völlig ungeeignet, aber allem Anschein nach dennoch nützlich. Doch was ist das für ein Nutzen, der einige Meeresbewohner dazu veranlasst, sich in auffälligen Farben zu präsentieren, statt sich der Umgebung unauffällig anzupassen? Und wie entstehen diese Farben? Diese und viele weitere Fragen sind Thema der vorliegenden Seminararbeit.
Hierzu soll eine Übersicht zu diesem Thema erstellt und die wichtigsten Zusammenhänge untersucht werden. Die Gründe verschiedener Farbphänomene der Unterwasserwelt und die Herkunft der Farben werden systematisch dargestellt und erläutert.Dazu werden Fachbücher zu den Themen Tarnung und Mimikry (Täuschung) sowie aktuelle Beiträge aus dem Internet zum Thema Farbe aus physikalischer und biologischer Sicht verwendet und auswertet.
Die zusammenhängende Darstellung der Ursachen, Entstehungsgründe und Wirkung von Farben bei Meeresbewohnern in dieser Arbeit soll Verständnis und Neugier wecken für eines der vielschichtigsten und faszinierendsten Phänomene unserer Ozeane.
1. Klassen von Farben und ihre Entstehung
Dieser erste große Teilbereich widmet sich den verschiedenen Farbtypen und deren Zustandekommen. Generell werden zwei Arten von Farben unterschieden, die Pigmentfarben und die Strukturfarben.[1]
1.1. Die Pigmentfarben
„Pigmentfarben treten auf wenn Farbstoffe mit einem System konjugierter Doppelbindungen … Strahlung bestimmter Wellenlänge absorbieren und andere reflektieren.“ [2]Die Farbstoffe sind in bestimmten Farbzellen in der Haut eingelagert.Diese sog. Chromatophoren enthalten Farbpigmente, dessen Moleküle konjugierte Doppelbindungen besitzen. Bei konjungierenden Doppelbindungen folgt auf jede Einfachbindung folgt eine Doppelbindung.
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Bitte Dokument downloaden. Es kann zur einer Überlagerung von Wellen kommen was man auch als Phasenverschiebung bezeichnet. Geschieht dies, kann es zur Auslöschung aber auch zu Farberscheinungen kommen. Dies hängt von der Schichtdicke ab, sowie vom Einfallwinkels des Lichts. Auch der Standort und damit der Blickwinkel des Betrachters ist ein Kriterium. In Spektrum werden die zellulären Strukturen, die diese Schichten bilden, als Iridosomen[9]bezeichnet, doch Schmidt (S.108) hat schon 1914 erkannt, dass diese sich in nichts von den Guanophoren unterscheiden.[10]
2. Gründe für Farbigkeit
In diesem zweiten Teil der Arbeit geht es um die Beweggründe der Meeres-bewohner, farbliche Merkmale zu entwickeln. Im Allgemeinen lassen sich die Ursachen für Farbigkeit in die Mechanismen der Täuschung und der Tarnung klassifizieren.
2.1. Täuschung
2.1.1. Mimikry
Als erste Form der Täuschung ist die Mimikry, nach Klaus Lunau,der Fachbegriff für das Phänomen der Signalfälschung. Hierbei sendet also ein Lebewesen falsche Signale aus. Diese müssen nicht nur visuell sein, es können auch akustische, chemische oder taktile (von lat. tangere = fühlen) Signale sein, die sich der Nachahmer bei seinem Vorbild abschaut und imitiert, um so den Signalempfänger zu täuschen.
Dieser kann der Empfänger ein Fressfeind sein, man spricht in diesem Fall von Schutzmimikry. Der Signalsender ahmt hierbei abschreckende Vorbilder nach. Ist aber die Beute der Empfänger, so sprechen wir von Lockmimikry wobei der Sender attraktive Signale imitiert.[11]Insgesamt sind vier Formen der Mimikry zu verzeichnen.
2.1.1.1. Müller’sche Mimikry
Eigentlich als keine echte Form der Signalfälschung beschreibt die Müller’sche Mimikry die Erscheinung, dass mehrere ungenießbare Arten dieselben Warnsignale nutzen. Auch die verschiedenen Arten des südamerikanischen Panzerwelses z.B. bedienen sich der Müller’schen Mimikry. Sie alle haben die gleichen Farben und Muster.
Dadurch lernen die Fressfeinde schneller die Warnsignale zu erkennen und Fische, die diese besitzen, zu meiden. Somit profitieren sowohl die Signalsender als auch die Signalempfänger davon.[12]
2.1.1.2. Merten’sche Mimikry
Bei dieser Form der Mimikry ahmt eine tödlich-giftige Art eine weniger giftige nach. Allerdings kann man dieses Phänomen nur bei einigen wenigen Schlangenarten beobachten. Es ist kein Fall von Merten’scher Mimikry bei Meeresbewohnern bekannt.
2.1.1.3. Bates’sche Mimikry und das Phänomen des Polymorphismus
Als Bates’sche Mimikry bezeichnet man die klassische Form der Schutzmimikry. Eine harmlose Art ahmt eine wehrhafte oder giftige Art nach, um ihre Fressfeinde zu täuschen. Eine Voraussetzung dafür ist die Tatsache, dass sowohl das Vorbild als auch der Nachahmer im selben Gebiet beheimatet sind. Ein schönes Beispiel hierfür ist der Schlangenaal (links), welcher die giftige Gelblippenschange imitiert[13] (rechts).
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Bitte Dokument downloaden. 2.1.2. Abschreckende Augen
Manche Meeresbewohner täuschen ihre Feinde auch durch Augenflecken. Die Augenflecke sollen zu einem Teil zur Abschreckung dienen, aber bei Fischen haben sie auch noch eine andere Funktion. Als Beispiel hierfür kann der Falterfisch genannt werden. „Er besitzt einen Augenfleck auf der Schwanz- oder Rückenflosse und zusätzlich einen breiten dunklen Streifen der über das Auge verläuft“[21] Im Kampf soll der Angriff auf den Augenfleck umgeleitet werden, während das echte Auge durch den Streifen gut getarnt ist.[22]
Falterfisch mit Augenfleck an der Rückenflosse
2.1.3. Mimese
Bei der Mimese ahmt ein Lebewesen einen Teil seines Lebensraums so nach, dass andere Lebewesen es nicht mehr von der Umgebung unterscheiden können. Anders als bei der Tarnung kann das Lebewesen leicht gesehen werden, aber es ist nur sehr schwer als solches erkennbar und wird meistens für etwas Uninteressantes gehalten.[23]Es gibt drei Arten der Mimese. Die Allomimese, die Phytomimese und die Zoomimese.
2.1.3.1. Zoomimese
Hierbei imitiert ein Lebewesen ein anderes Lebewesen. Der Unterschied zwischen der Zoomimese und der Bates’schen Mimikry liegt darin, dass das Vorbild bei der Zoomimese nicht wehrhaft oder giftig sein muss.[24] Doch dieses Phänomen ist äußerst selten und es ist kein Fall von Zoomimese bei Meeresbewohnern bekannt.[25]
2.1.3.2. Phytomimese
Phytomimese ist die wohl bekannteste Form der Mimese, bei der ein Lebewesen ein einen Pflanzenteil nachahmt. Ein Beispiel hierfür ist der Fetzenfisch. Durch seine blattartigen Auswüchse sieht er Seetang zum Verwechseln ähnlich und ist in einer Algenwiese nicht zu erkennen.[26] Seine Tarnung ist so perfekt, dass er keine natürlichen Feinde hat.[27] (siehe Anhang)
2.1.3.3. .....
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Bitte Dokument downloaden. 2.2.3. Tarnung durch Maskierung
Diese Technik wird von einer kleinen Gruppe von Krabben genutzt, welche an manchen Stellen des Kopfbrustpanzers elastische, sog. Angelhäkchen besitzen. Mit diesen werden kleine Stücke von Algen oder Schwämmen am Panzer festgehalten. Das Zurechtschneiden und die Befestigung der Fremdkörper übernehmen die Scherenhände.[31]
2.2.4. Farbwechsel
Bei diesem Mechanismus der Tarnung besitzen die Tiere die Fähigkeit, ihre Hautfarbe zu ändern. Dies kann sehr schnell von statten gehen, man nennt es dann einen physiologischen Farbwechsel. Das berühmteste Beispiel hierfür ist das Chamäleon, aber auch Meeresbewohner wie der Tintenfisch bedienen sich dieser Technik.
Es kann aber auch über mehrere Tage bis Wochen dauern, bis ein Lebewesen seine Hautfarbe gewechselt hat. Dieses Phänomen bezeichnet man als morphologischen Farbwechsel.[32]
2.2.4.1. Morphologischer Farbwechsel
Es gibt zwei mögliche Verläufe der morphologischen Farbänderung: Zum einen den irreversiblen Farbwechsel, bei dem die Verfärbung nicht rückgängig gemacht werden kann. Dies geschieht z.B. bei dem Wechsel von der Jugendfärbung des Imperator-Kaiserfisches zur Adultfärbung.[33] (siehe Anhang)
Es gibt aber auch die reversible Farbänderung. Diese liegt vor, wenn das Tier z.B. jahreszeitenbedingt sein Aussehen verändert. Für dieses Phänomen gibt aber kein
Beispiel in der Unterwasserwelt.[34]
2.2.4.2. Phy.....
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Bitte Dokument downloaden. Bei einer Tiefe von 10m, dort wo die meisten Seesterne beheimatet sind, absorbiert das Wasser Teile des Sonnenlichts. Welches Licht absorbiert wird hängt von der Wellenlänge ab. Die Farbe Rot als langwelliges Licht mit der größten Nanometerzahl (700) wird in 10m Tiefe zu 98% absorbiert. Je weiter man hinabtaucht, desto mehr Licht wird absorbiert, bis schließlich auch das kurzwellige Blau (300nm) absorbiert wird und völlige Dunkelheit herrscht.
Ein Seestern also, der außerhalb des Wassers leuchtend rot erscheint, ist unter Wasser gut getarnt, da das Rot absorbiert wird und er eine grauschwarze Färbung annimmt.[38]
2.2.6. Tarnfärbung im Schwarm/Somatolyse
Dieser Form der Tarnung bedienen sich, wie der Name schon sagt, Schwarmfische. Beispiele hierfür wären der Wimpelfisch oder auch die Sardine. Somatolyse ist der Fachbegriff für Tarnung durch Gestaltauflösung. Bei der Somatolyse werden also die Körperkonturen eines Tieres optisch aufgelöst.[39]
Dieses Phänomen lässt sich gut an einem Beispiel erklären.Trifft man auf einen einzelnen Wimpelfisch, so ist dieser durch seine auffälligen schwarzen, weißen und gelben Streifen gut zu sehen. Treffen wir allerdings auf einen Schwarm Wimpelfische, so sehen wir nur noch eine schwarz-gelb-weiß-gestreifte Masse. Das einzelne Individuum ist nicht mehr ausmachen, es verschwindet in der Menge und ist somit gut vor Fressfeinden geschützt.[40]
Wimpelfischschwarm
2.3. Färbung als innerartliches Signal
Bisher gehen wir davon aus, dass alle beschriebenen Tarn- und Täuschungsmanöver Signale an andere Arten senden sollen, z.B. an den Fressfeind oder das Beutetier. Ist dies der Fall, spricht man von zwischenartlichen Signalen. Doch manchmal
dient z.B. die Färbung als virtuelles Signal für die eigenen Artgenossen. Man bezeichnet es dann als innerartliches Signal. So nutzt zum Beispiel der Pfauen-Butt den physiologischen Farbwechsel um Weibchen anzubalzen. „Dabei färben sich seine Flossen dunkel und auf dem ganzen Körper erscheinen leuchtend blaue Ringe.“[41] Und auch der morphologische Farbwechsel der Kaiserfischedient nicht als Schutz vor anderen Arten, sondern soll die eigenen Eltern täuschen, da Kaiserfische ein sehr aggressives Revierverhalten besitzen und ansonsten ihren eigenen Nachwuchs angreifen würden.[42]
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Bitte Dokument downloaden. Foto Lithops als Beispiel für Allomimese
Foto Flunder als Beispiel für Allomimese
Foto Tunfisch als Beispiel für Gegenschattierung
Foto Imperator Kaiserfisch Jungtier
Foto Imperator Kaiserfisch
Adulttier
BÜCHERQUELLEN
Bruns, Herbert, Warn- und Tarntrachten im Tierreich,1952 Stuttgart,Franckh
Kazmaier, Professor Dr. Uli,Klein, Dr. Helmut Alfons, Latscha, Professor Dr. Hans Peter, Farbstoffe, 2008 o.O. , Springer Berlin Göttingen Heidelberg
Liebmann, Claus, Chr. ; ; Welsch, Norbert; Farben; 2012 o.O. ; Spektrum Akademischer Verlag; Neuauflage
Lunau, Klaus; Warnen, Tarnen, Täuschen; 2002 Darmstadt; Wiss. Buchs.
Portmann, Adolf ; Tarnung im Tierreich; 1956 o.O. ; Springer Berlin Göttingen Heidelberg
Schmidt, W.J. ; Die Chromatophoren der Reptilienhaut; 1914 Bonn, Zoologisches Institut
INTERNETQUELLEN
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Strukturfarben; Spektrum.de; 1999; 02.02.2016; Arten und Entstehung von Strukturfarben
Warum sind Korallenfische so bunt? ; DATZ.de; Februar 2012 ; 17.09.2016; Augenflecken
Wissen macht Ah! Tarnung im Tierreich Teil 1: Mimikry ; Wdr.de o.J. ; 28.07.2016; Bates’sche Mimikry Schlangenaal
Die Tarnung der Panzerwelse; Focus.de 6.11.2011; 29.07.2016; Beispiel Müller’sche Mimikry
; Chomatophoren; Spektrum.de; 1999; 02.02.2016 .....
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Quellen & Links