Bin giftig, bin sexy, bin dann mal getarnt – mit ihren bunten Flügeln übermitteln Schmetterlinge die unterschiedlichsten Botschaften. Biologen geben Einblick in die Sprache der Farben.
Stuttgart - Als die Welt noch jung war, wollte der Schöpfer eines Tages etwas besonders Schönes erschaffen. Also sammelte er die prächtigsten Farben und steckte sie in einen Sack: Das Blau des Himmels und das Grün der Bäume, das Gelb der Sonne und das Rot, Orange und Violett der Blumen. Und als er den Sack wieder öffnete, flatterten Hunderte von leuchtend bunten Gestalten heraus: Die Schmetterlinge hatten ihren ersten, spektakulären Auftritt. So erzählt es jedenfalls eine Legende der nordamerikanischen Ureinwohner. Wissenschaftler haben da etwas nüchternere Erklärungen. Doch auch für sie steckt die Farbenpracht der Schmetterlinge noch voller interessanter Rätsel.
Klar ist, dass einige der spektakulärsten Falterfarben auf Effekten beruhen, wie man sie aus der Nanotechnologie kennt, und nicht auf Farbpigmenten. Die unzähligen Schuppen auf den Flügeln der Insekten sind mit winzigen Rippen und anderen Nanostrukturen versehen. Dieses Design bewirkt, dass die verschiedenen Wellenlängen des einfallenden Lichtes unterschiedlich reflektiert werden. So entstehen Blau-, manchmal auch Grüntöne, die oft aufsehenerregend schillern. Ein gut erhaltenes Fossil aus der Grube Messel bei Darmstadt zeigt, dass Schmetterlinge diesen physikalischen Trick schon vor 47 Millionen Jahren genutzt haben.
„Welche Arten solche Strukturfarben verwenden, kann man in alten Schmetterlingssammlungen leicht erkennen“, erklärt Josef Settele, Schmetterlingsexperte am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Halle (Saale). „Es sind diejenigen, die nicht verblasst sind.“ Dank ihrer Nano-Oberflächen strahlen die handgroßen Morphofalter aus Mittel- und Südamerika noch nach Jahrhunderten in blauer Pracht. Und auch einige mitteleuropäische Arten nutzen die Gesetze der Physik für ein dauerhaftes Farbenspiel. Dazu gehören zum Beispiel der Große und der Kleine Schillerfalter sowie etliche Bläulinge.
Manche Farben sind Abfälle des Stoffwechsels
Auch viele der längst ausgeblichenen Sammlungsstücke hatten zwar zu Lebzeiten durchaus dekorative Flügel. Allerdings entstehen beispielsweise die Rottöne eines Admirals oder Pfauenauges durch chemische Farbstoffe, die durch Licht mit der Zeit verblassen. Die Palette dieser Pigmente reicht von den roten oder violetten Anthocyanen über die gelben Flavone bis zu den braunen Melaninen. „Chemisch ähneln diese Farbstoffe oft denjenigen, die man in Pflanzen findet“, sagt Settele.
Das ist auch kein Wunder. Denn die Farbstoffe entstehen letztlich aus der vegetarischen Kost, die ein Schmetterling als Raupe zu sich genommen hat. Während seiner Puppenphase wandelt er bestimmte Inhaltsstoffe dieser Menüs in neue farbige Verbindungen um. „Das sind eigentlich Abfallstoffe seines Stoffwechsels“, erklärt Settele. „Und die muss er irgendwo deponieren“. Warum also nicht die Flügel als körpereigene Müllhalde nutzen? Statt nutzlos herumzuliegen, können die Pigmente dort schließlich noch einen Zweck erfüllen.
Nur welchen eigentlich? Was haben die Falter von ihrem farbigen Design? Die Antwort fällt je nach Art ganz unterschiedlich aus. Da gibt es die Fraktion der Unauffälligen, die ihr Tarnkleid an die Umgebung anpassen und so den Augen ihrer Feinde zu entgehen hoffen. Wenn etwa der in Deutschland recht häufige C-Falter seine Flügel zusammenklappt, sehen deren braune Unterseiten auf den ersten Blick aus wie ein vertrocknetes Blatt.
Wie erkennt man einen getarnten Artgenossen?
Andere Schmetterlinge setzen dagegen auf Abschreckung und ahmen die Farben und Muster von ungenießbaren Arten nach. Vielleicht lassen sich gefräßige Gegner dadurch ja von einem Angriff abhalten. Mit dieser Strategie, die Biologen „Mimikry“ nennen, schützt sich zum Beispiel der Kleine Mormon Papilio polytes. Die Weibchen dieser in Asien weit verbreiteten Art können sogar etliche verschiedene giftige Vorbilder imitieren. Marcus Kronforst von der University of Chicago und seine Kollegen haben herausgefunden, wie sie das machen. Demnach beruht die Design-Vielfalt dieser Insekten auf Varianten in einem einzigen Gen namens doublesex. Diese Erbeigenschaft scheint nicht nur eine wichtige Rolle bei der Differenzierung zwischen Männchen und Weibchen zu spielen. Bei letzteren zieht sie auch die Strippen für die Entwicklung des Flügelmusters.
Vögel und andere Insektenfeinde lassen sich durch solche geflügelten Imitatoren offenbar durchaus verwirren. Doch was ist mit den Schmetterlingen selbst? Die sollten ja schon noch zwischen Original und Fälschung unterscheiden können. Sonst wird es bei der Partnersuche schwierig. Manche Arten haben dieses Problem elegant gelöst, indem sie Sehsinn und Flügelfarbe aufeinander abgestimmt haben. Einem solchen Fall sind Adriana Briscoe von der University of California in Irvine und ihre Kollegen bei den Passionsblumenfaltern der Gattung Heliconius auf die Spur gekommen. Diese Schmetterlinge, die durch die tropischen und subtropischen Regionen Mittel- und Südamerikas flattern, haben viele für Vögel ungenießbare Arten in ihren Reihen. Deshalb versuchen etliche Imitatoren, ihr Flügelmuster nachzuahmen und so ebenfalls den hungrigen Schnäbeln zu entgehen.
Allerdings haben die Heliconius-Falter im Laufe ihrer Evolution eine offenbar ziemlich fälschungssichere Besonderheit entwickelt. Der Teil ihrer Flügel, der für menschliche Augen gelb aussieht, reflektiert zusätzlich auch UV-Licht. Dank spezieller Sehpigmente in ihren Augen können die Passionsblumenfalter dieses „UV-Gelb“ von den UV-freien Gelbtönen auf den Flügeln ihrer Imitatoren unterscheiden. Anderen Faltern sowie feindlichen Vögeln und den Menschen scheint dieser Unterschied dagegen nicht aufzufallen.
Bei vielen gilt die Devise: Je bunter, desto besser!
Möglicherweise helfen die bunten Muster auf den Flügeln aber nicht nur dabei, Artgenossen und damit mögliche Partner zu erkennen. Vielleicht zeigen sie den Weibchen auch, welcher unter den infrage kommenden Kandidaten besonders gute Qualitäten hat. „Bei Vögeln ist dieses Phänomen gut untersucht“, sagt Josef Settele. Über die Partnerwahl der Schmetterlinge wisse man dagegen noch nicht so viel. Doch es gibt einige Hinweise darauf, dass auch in Falterkreisen die Devise gilt: „Je bunter, desto besser“. So haben Darell Kemp von der Macquarie University in Sydney und seine Kollegen die Männchen von zwei eng verwandten Schmetterlingsarten aus Australien genauer unter die Lupe genommen. Beide haben dunkle Flügel, die sie mit verschiedenen hellen und blauen Ornamenten schmücken. Die Männchen der Großen Eierfliege Hypolimnas bolina setzen dabei auf blau schillernde Flecken, die UV-Licht besonders stark reflektieren. Die blauen Streifen auf den Flügeln der verwandten Art Hypolimnas alimena dagegen leuchten und schillern längst nicht so stark.
Hinter diesem Unterschied stecken offenbar die Vorlieben der Weibchen, zeigen die Versuche der Forscher. Demnach haben die weiblichen Großen Eierfliegen ein Faible für besonders leuchtend gefärbte und stark UV-reflektierende Partner. Die Weibchen von Hypolimnas alimena sind dagegen längst nicht so wählerisch. Solange der flatternde Casanova überhaupt blaue Ornamente zeigt, ist ihnen deren Brillanz offenbar ziemlich egal.