Wenn die meisten Menschen an Farbwechsel denken, denken sie an Kraken oder Chamäleons – aber die Fähigkeit, schnell die Farbe zu wechseln, ist erstaunlich weit verbreitet.
Viele Arten von Krebstieren, Insekten, Kopffüßern (Tintenfische, Tintenfische, Kraken und ihre Verwandten), Fröschen, Eidechsen und Fischen können ihre Farbe wechseln.
Sie alle haben eines gemeinsam: Sie sind Ektothermen (Tiere, die ihre eigene Körperwärme nicht wie Säugetiere und Vögel erzeugen können) und nur Ektothermen haben die spezialisierten Zellen, die den Farbwechsel ermöglichen.
Schauen Sie sich die ersten 20 Sekunden des folgenden Videos an – es wird Sie umhauen:
Die Färbung von Tieren wird durch Reflexion und Streuung von Licht durch Zellen und Gewebe sowie durch Absorption von Licht durch chemische Pigmente in den Zellen der Haut erzeugt.
In Ektothermen werden die Zellen, die Pigmente enthalten, Chromatophoren genannt und sind größtenteils für die Erzeugung der Haut- und Augenfarbe verantwortlich.
Farbwechsler bei Wirbeltieren
In Wirbeltier-Ektothermen (wie Frösche, Eidechsen und Fische) gibt es drei Haupttypen von Chromatophoren:
- Xanthophoren, die gelb-rote Pigmente enthalten
- Iridophoren, die farblose Stapel von Kristallen oder Plättchen enthalten, die Licht reflektieren und streuen, um Farbtöne wie Blau zu erzeugen, Weiß und Ultraviolett
- Melanophoren, die schwarzes Melaninpigment enthalten
Die Melanophoren spielen eine entscheidende Rolle beim Farbwechsel.
Sie sind große, sternförmige Zellen mit langen „Armen“ (Dendriten), die sich zur Hautoberfläche hin erstrecken.
Die Farbveränderung erfolgt durch die Bewegung von „Paketen“ des Melaninpigments (Melanosomen) innerhalb der Melanophoren.
Wenn das Melaninpigment im Zentrum der Zelle aggregiert ist, erscheint die Haut sehr blass, während es, wenn es über die Arme der Melanophoren zur Hautoberfläche hin verteilt ist, das Tier dunkel erscheint.
Da sich die Arme der Melanophore zwischen und über die anderen Arten von Chromatophoren erstrecken (die Gelb-, Rot-, Blautöne usw. erzeugen), kann ein unterschiedlicher Dispersionsgrad des Melanins diese Chromatophoren verdecken oder zum Vorschein bringen und so die Farbe des Tieres verändern.
Farbveränderungen können auch durch Veränderungen der Abstände zwischen den Plättchen oder Kristallen in den Iridophoren hervorgerufen werden, wodurch sich die Art und Weise, wie sie das Licht reflektieren und streuen, und damit ihre Farbe verändert.
Tricks der Kopffüßer
Bei Kopffüßern unterscheiden sich die als Chromatophoren bezeichneten Strukturen stark von denen der Wirbeltiere.
Cephalopoden-Chromatophoren enthalten einen mit Pigmenten gefüllten Beutel, der von radialen Muskelfasern umgeben ist.
Diese Muskeln ziehen sich zusammen, um die Größe und Form des mit Pigmenten gefüllten Beutels zu verändern (z.B. dünne, flache Scheibe vs. kleine Kugel), was zu einem fast sofortigen und dramatischen Farbwechsel führt.
Unter den Chromatophoren der Kopffüßer befinden sich zwei weitere Zelltypen:
- Iridophoren, die den Iridophoren der Wirbeltiere sehr ähnlich sind
- Leukophoren, die weiß erscheinen
Wenn sich die Pigmentsäcke zusammenziehen, kommen diese anderen Zellen zum Vorschein und verändern die Farben, die wir sehen.
Obwohl die Farbveränderung bei Kopffüßern und Chamäleons beide mit Chromatophoren zu tun haben, sind die Chromatophoren sehr unterschiedliche Strukturen, ebenso wie der Mechanismus der Farbveränderung.
Bei Chamäleons erfolgt die Farbveränderung durch die Bewegung von Pigmenten innerhalb der Chromatophoren, während bei Kopffüßern die Farbveränderung durch muskelgesteuerte „Chromatophorenorgane“ erfolgt, die die Form der Pigmentsäcke verändern.
Auslöser
Schneller Farbwechsel kann durch verschiedene „Auslöser“ wie Temperatur oder Licht (eine reflexartige Reaktion über lichtempfindliche Rezeptoren in der Haut) erfolgen.
Deshalb sind Chamäleons nachts im Schlaf sehr blass, werden aber dunkler, sobald eine Taschenlampe auf sie gerichtet wird (und zwar nur auf der Seite, auf die das Licht scheint).
Vor allem aber ändern Tiere ihre Farbe als Reaktion auf ihre Umgebung (einschließlich Farbveränderungen im Hintergrund, Anwesenheit von Raubtieren, Artgenossen oder Rivalen).
Sie müssen ihre Umgebung einschätzen, damit sie wissen, welche Farbe sie annehmen sollen.
Informationen über die Umgebung eines Tieres (von den Sinnen) werden vom Gehirn verarbeitet, und das Gehirn sendet direkt oder über Hormone Signale an die Chromatophoren.
Alles verändert sich
Farbwechsel ist eine sehr nützliche Fähigkeit.
Da farbwechselnde Tiere ihre eigene Körperwärme nicht erzeugen können, kann der Farbwechsel den Tieren helfen, ihre Körpertemperatur zu regulieren.
So kann eine Eidechse bei Kälte dunkel sein, weil dunkle Farben mehr Wärme absorbieren, während eine Eidechse bei Hitze sehr blass werden kann, weil helle Farben die Wärme reflektieren.
Aber die beiden vielleicht wichtigsten Funktionen des Farbwechsels sind Tarnung und Kommunikation.
Der Farbwechsel ermöglicht es den Tieren, in leuchtenden Farben zu blinken, um Rivalen zu warnen oder Partner anzulocken, während sie zu anderen Zeiten getarnt bleiben.
Männliche Riesentintenfische verwenden bewegliche Wellen aus schwarzen und weißen Streifen für aggressive und balzende Darbietungen (siehe Video oben), während Chamäleons eine beeindruckende Palette auffälliger Farbmuster zeigen.
Wenn sie nicht miteinander kommunizieren, sind sie jedoch hervorragend getarnt.
Der Farbwechsel ermöglicht eine unvergleichliche Flexibilität, die uns vielleicht deshalb so fasziniert.