Kolibris sehen Farben, die wir uns nur vorstellen können

Männlicher Breitschwanzkolibri. Forscher trainierten Vögel wie diesen, um Experimente durchzuführen, die zeigten, dass die Vögel Farben sehen, die für menschliche Augen unsichtbar sind. Bild: Noah Whiteman (UC-Berkeley)/ Princeton University.

Sie kennen die alte Vorstellung, dass Hunde nur in Grautönen sehen? Studien haben gezeigt, dass das nicht stimmt. Hunde sehen zwar einige Farben, aber ihr Farbensehen offenbart keine so reichhaltige und intensive Farbenwelt wie die, die wir sehen. Eine neue Studie von Wissenschaftlern, die diesen Monat in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, zeigt nun, dass unser menschliches Farbensehen nicht mit dem von wilden Kolibris mithalten kann. Diese flinken kleinen Vögel nehmen eine Welt wahr, die weitaus farbenprächtiger ist als die unsere, voller visueller Hinweise, die wir Menschen nie wahrnehmen, und zwar über Farben, die wir uns nicht vorstellen können. Tatsächlich, so die Evolutionsbiologin Mary (Cassie) Stoddard in Princeton:

Menschen sind farbenblind im Vergleich zu Vögeln und vielen anderen Tieren.

Für andere Kolibris erscheinen die magentafarbenen Kehlfedern dieses Männchens wahrscheinlich als eine Kombination aus ultravioletter und lila Farbe. Bild: David Inouye (U. of Maryland-College Park)/ Princeton University.

Wenn es um das Farbensehen geht, kann man den Zapfenzellen in der Netzhaut des Auges danken. Wir Menschen haben drei Arten von Farbzapfen, die uns für rotes, grünes und blaues Licht empfindlich machen. Vögel verfügen über einen vierten Farbzapfen, der ultraviolettes Licht erkennen kann. Die winzigen Kolibris sehen auch Farbkombinationen wie Ultraviolett+Grün und Ultraviolett+Rot, so die neue Forschung. Die Kolibris verlassen sich auf ihren ausgeprägten Farbsinn, um Nahrung zu finden, Partner zu blenden, Raubtieren zu entkommen und sich in unterschiedlichem Terrain zurechtzufinden, so die Wissenschaftler.

Um zu untersuchen, wie Vögel Farben wahrnehmen, untersuchten Stoddard und ihr Forschungsteam das Farbensehen der Vögel in einer natürlichen Umgebung. Sie arbeiteten im Rocky Mountain Biological Laboratory in Gothic, Colorado, und trainierten wilde Breitschwanzkolibris (Selasphorus platycercus), um an Experimenten zum Farbsehen teilzunehmen. In der Erklärung der Wissenschaftler erklärte Stoddard:

Die meisten detaillierten Wahrnehmungsexperimente an Vögeln werden im Labor durchgeführt, aber wir riskieren, das Gesamtbild zu verpassen, wie Vögel das Farbensehen in ihrem täglichen Leben wirklich nutzen.

Kolibris eignen sich perfekt für die Untersuchung des Farbensehens in freier Wildbahn. Diese zuckersüßen Vögel haben sich so entwickelt, dass sie auf Blütenfarben reagieren, die eine Nektarbelohnung ankündigen, so dass sie Farbassoziationen schnell und mit wenig Training erlernen können.

Das Team sagte, es sei besonders an nicht-spektralen Farbkombinationen interessiert, die Farbtöne aus weit voneinander entfernten Teilen des Farbspektrums umfassen. Dies steht im Gegensatz zu

… zu Mischungen benachbarter Farben wie Violett (blau-grün) oder Gelb (grün-rot). Für den Menschen ist Violett das deutlichste Beispiel für eine nicht-spektrale Farbe. Technisch gesehen gehört Violett nicht zum Regenbogen: Es entsteht, wenn unsere blauen (kurzwelligen) und roten (langwelligen) Zapfen stimuliert werden, aber nicht die grünen (mittelwelligen) Zapfen.

Während Menschen nur eine nichtspektrale Farbe haben – Violett – können Vögel theoretisch bis zu fünf Farben sehen: Violett, Ultraviolett+Rot, Ultraviolett+Grün, Ultraviolett+Gelb und Ultraviolett+Violett.

Größere Ansicht. | Infografik des Stoddard Lab/ Princeton University.

Stoddard und ihre Kollegen haben eine Reihe von Experimenten entwickelt, um zu testen, ob Kolibris diese nicht-spektralen Farben sehen können. Sie führten drei Jahre lang jeden Sommer Experimente im Freien durch, beginnend mit einem Paar speziell angefertigter „Bird Vision“-LED-Röhren, die so programmiert sind, dass sie eine breite Palette von Farben anzeigen, einschließlich nichtspektraler Farben wie Ultraviolett und Grün. Anschließend führten sie Experimente auf einer alpinen Wiese durch, die häufig von einheimischen Breitschwanzkolibris besucht wird. In ihrer Erklärung heißt es:

Jeden Morgen standen die Forscher vor der Morgendämmerung auf und stellten zwei Futterautomaten auf: einen mit Zuckerwasser und einen mit normalem Wasser. Neben jedem Futterautomaten platzierten sie eine LED-Röhre. Die Röhre neben dem Zuckerwasser leuchtete in einer Farbe, während die Röhre neben dem normalen Wasser eine andere Farbe ausstrahlte. Die Forscher tauschten regelmäßig die Positionen der belohnenden und der nicht belohnenden Röhren aus, damit die Vögel nicht einfach anhand des Standorts eine süße Leckerei ausmachen konnten. Außerdem führten sie Kontrollversuche durch, um sicherzustellen, dass die winzigen Vögel die Belohnung nicht über den Geruch oder einen anderen unbeabsichtigten Hinweis fanden. Im Laufe von mehreren Stunden lernten die wilden Kolibris, die belohnende Farbe aufzusuchen. Mit diesem Aufbau zeichneten die Forscher in einer Reihe von 19 Experimenten mehr als 6.000 Futterstellenbesuche auf.

Die Experimente ergaben, dass Kolibris eine Vielzahl von nicht-spektralen Farben sehen können, darunter Violett, Ultraviolett+Grün, Ultraviolett+Rot und Ultraviolett+Gelb. So konnten die Kolibris zum Beispiel Ultraviolett+Grün leicht von reinem Ultraviolett oder reinem Grün unterscheiden, und sie unterschieden zwischen zwei verschiedenen Mischungen von ultraviolettem+rotem Licht – eine röter, die andere weniger.

Harold Eyster, Doktorand an der UBC und Mitautor der Studie, kommentierte:

Es war erstaunlich zu beobachten. Das ultraviolette+grüne Licht und das grüne Licht sahen für uns identisch aus, aber die Kolibris wählten immer wieder korrekt das ultraviolette+grüne Licht in Verbindung mit Zuckerwasser. Unsere Experimente ermöglichten es uns, einen Einblick in die Welt der Kolibris zu bekommen.

Auch wenn Kolibris nicht-spektrale Farben wahrnehmen können, kann es schwierig sein zu erkennen, wie diese Farben den Vögeln erscheinen, so die Wissenschaftler. Ben Hogan, ein Postdoktorand in Princeton und Mitautor der Studie, kommentierte:

Es ist unmöglich, wirklich zu wissen, wie die Vögel diese Farben wahrnehmen. Ist Ultraviolett+Rot eine Mischung aus diesen Farben oder eine völlig neue Farbe? Wir können nur spekulieren.

Stoddard fügte hinzu:

Sich eine zusätzliche Dimension des Farbsehens vorzustellen – das ist das Spannende und die Herausforderung bei der Untersuchung der Wahrnehmung von Vögeln. Glücklicherweise zeigen die Kolibris, dass sie Dinge sehen können, die wir nicht sehen können.

David Inouye, der mit der Universität von Maryland und dem Zentrum, in dem die Studie stattfand, verbunden ist, fügte hinzu:

Die Farben, die wir in den Wildblumenfeldern an unserem Studienort, der Wildblumenhauptstadt von Colorado, sehen, sind für uns atemberaubend, aber stellen Sie sich nur vor, wie diese Blumen für Vögel mit dieser zusätzlichen sensorischen Dimension aussehen.

Die Wissenschaftler erklärten, dass die große Vielfalt an nicht-spektralen Farben, die den Vögeln zur Verfügung steht, das Ergebnis ihres uralten Vier-Farb-Zapfen-Sehsystems ist. Stoddard erklärte:

Tetrachromasie – vier Farbzapfentypen – entwickelte sich bei frühen Wirbeltieren. Dieses Farbsichtsystem ist die Norm für Vögel, viele Fische und Reptilien, und es existierte mit ziemlicher Sicherheit auch bei den Dinosauriern. Wir glauben, dass die Fähigkeit, viele nicht-spektrale Farben wahrzunehmen, nicht nur eine Besonderheit von Kolibris ist, sondern ein weit verbreitetes Merkmal des Farbsehens bei Tieren.

Das Forscherteam untersuchte Kolibris im Rocky Mountain Biological Laboratory in Gothic, Colorado. Der hochgelegene Standort in einer Höhe von fast 3.000 Metern ist die Heimat vieler Breitschwanzkolibris. Zum Forschungsteam gehörten (von links): Prof. Mary „Cassie“ Stoddard; Cole Morokhovich aus der Klasse 2020; Harold Eyster, Doktorand an der University of British Columbia; und Ben Hogan, wissenschaftlicher Mitarbeiter nach der Promotion. Stoddard, Eyster und Hogan sind Autoren der Arbeit, die diese Woche in PNAS erscheint. Foto via Princeton University.

Unten: Eine neue Reihe von Experimenten zeigt, dass wilde Kolibris eine Welt wahrnehmen, die viel farbenprächtiger ist als die unsere, voller visueller Hinweise, die wir Menschen niemals wahrnehmen können, und zwar über Farben, die wir uns nicht vorstellen können.

Quelle: Wildlebende Kolibris unterscheiden nicht-spektrale Farben

Via Princeton University

Deborah Byrd schuf 1991 die EarthSky-Radioserie und gründete 1994 EarthSky.org. Heute fungiert sie als Chefredakteurin dieser Website. Sie hat eine Vielzahl von Auszeichnungen von Seiten des Rundfunks und der Wissenschaft erhalten, darunter den Asteroiden 3505 Byrd, der ihr zu Ehren benannt wurde. Byrd, die seit 1976 als Wissenschaftskommunikatorin und Pädagogin tätig ist, glaubt an die Wissenschaft als eine Kraft für das Gute in der Welt und als ein wichtiges Instrument für das 21. Jahrhundert. „EarthSky-Redakteurin zu sein ist wie eine große globale Party für coole Naturliebhaber“, sagt sie.