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Sinne
Wahrnehmung · Visuelle Ökologie

Eine Blume hat mehr als ein Gesicht.

Blumen und die Augen die sie sehen haben sich seit rund 120 Millionen Jahren gemeinsam entwickelt. Viele tragen Ultraviolett-Honig-Wegweiser — konzentrische Muster für uns unsichtbar, für eine Biene leuchten sie wie Landebahnen. Wechsle zwischen den sechs Augen unten — vom Wal, der überhaupt keine Farben mehr sieht, bis zum Fangschreckenkrebs mit zwölf Photorezeptor-Typen — und spür wie dieselbe Sonnenblume ihre Bedeutung ändert, je nachdem wer hinschaut.

Durch die Augen von
Mensch · trichromat

Drei Zapfentypen mit Empfindlichkeitsmaxima bei 420, 534 und 564 nm. Wir sehen ungefähr 380 bis 700 Nanometer. Leuchtend gelbe Blütenblätter, eine schokoladenbraune Scheibe, ein grüner Stiel. Vertraut, vollständig — aber das Bild lässt alles aus was unterhalb von 380 und oberhalb von 700 liegt.

Cones3
420
534
564
Wo jedes Auge empfindlich ist
30040050060070000.51S420nmM534nmL564nmWellenlänge (Nanometer)Relative EmpfindlichkeitFür Menschen sichtbar
Wie die Visualisierung funktioniert

Die Blume ist eine stilisierte Vektor-Illustration; ihre Farben wechseln zwischen den sechs Modi um anzudeuten, wie jedes Auge dasselbe Objekt wahrnimmt. Der Bienen-Modus verschiebt UV-reflektierende Bereiche in ein künstliches Violett, damit wir sie auf einem normalen RGB-Bildschirm überhaupt sehen können — Bienen sehen nicht genau diese Farbe, aber das Kontrast-Muster ist das in UV-Fotografie von Helianthus annuus dokumentierte echte Muster. Der Vogel-Modus deutet den vierten Kanal mit subtilen UV-Fluoreszenz-Overlays an. Der Hund-Modus wendet eine Deuteranopie-Farb-Reduktion an. Der Wal-Modus zieht alle Sättigung ab, um die Ein-Zapfen-Monochromat-Erfahrung zu rendern. Der Fangschreckenkrebs-Modus rotiert den Farbton pro Blütenblatt, um die spektrale Reichhaltigkeit von zwölf schmalbandigen Kanälen anzudeuten — strikt schematisch, weil kein RGB-Bildschirm zwölfdimensionale Farbe zeigen kann. Das Spektrum-Chart zeigt echte Peak-Empfindlichkeiten aus Bowmaker & Dartnall 1980 (Mensch), Peitsch et al. 1992 (Biene), Hart 2001 (Singvogel), Neitz et al. 1989 (Hund), Peichl et al. 2001 (Wal) und Marshall & Oberwinkler 1999 (Fangschreckenkrebs).

Wie wir zu diesen Augen kamen

Vier Antworten auf einen Selektionsdruck.

  1. Warum Bienen UV sehen.

    Insekten-Farbsehen ist Hunderte Millionen Jahre älter als Blütenpflanzen — der UV-Photorezeptor gehört zur arthropoden Grundausstattung (Briscoe & Chittka 2001). Als sich Blumen in der Kreidezeit ausbreiteten, wurden diejenigen, die ein für Bienen sichtbares Signal sendeten, zuverlässiger bestäubt. UV-Honig-Wegweiser sind das direkte sichtbare Resultat dieser Koevolution. Die Blume wirbt, im wörtlichen Sinn, in einer Sprache die die Biene schon sprach.

  2. Warum Vögel vier Kanäle haben.

    Der gemeinsame Vorfahre aller Wirbeltiere hatte vier Zapfentypen. Vögel — Sauropsiden-Nachfahren der Dinosaurier — haben sie behalten. Der vierte, UV/Violett-Kanal hilft ihnen reife Früchte vom Laub zu unterscheiden, das Gefieder potenzieller Partner zu beurteilen und strukturelle Farben zu lesen die wir nicht sehen. Plus gefärbte Öl-Tröpfchen vor jedem Zapfen (Toomey & Corbo 2017), und Vogel-Farbsehen ist nach den meisten Massstäben das reichste unter den Wirbeltieren.

  3. Warum die meisten Säuger weniger sehen.

    Frühe Säugetiere waren während des langen Zeitalters der Dinosaurier kleine nachtaktive Kreaturen. Zwei der vier ursprünglichen Zapfentypen gingen verloren — Farbsehen ist teuer und im Dunkeln wertlos. Die meisten Säuger sind heute noch Dichromaten: Hunde, Katzen, Pferde, Kühe. Die Welt, die sie sehen, ist aus ihrer Sicht nicht verarmt; sie ist einfach optimiert auf Bewegung, Kontrast und schwaches Licht statt auf Farbe.

  4. Warum wir die Ausnahme sind.

    Altweltprimaten haben vor ungefähr 30 Millionen Jahren einen dritten Zapfentyp wieder ent­wickelt, höchstwahrscheinlich um reife Früchte und zarte Blätter vom Blätterdach abzuheben (Surridge et al. 2003). Wir sitzen am oberen Ende des Säugetier-Farbsehens, aber deutlich unter Vögeln und vielen Insekten. Die ehrliche Bilanz: unter den Augen auf dieser Seite ist unseres weder das einfachste noch das reichste. Es ist das, das wir zufällig benutzen.

  5. Die Extreme — von null bis zwölf.

    An einem Ende dieser Seite sitzt ein Wal: ein Säugetier das auf seinem Weg zurück ins Meer das Farbsehen komplett aufgegeben hat. Am anderen Ende sitzt ein Fangschreckenkrebs mit zwölf Photorezeptor-Typen — und schlechterer Farbdiskriminierung als wir, weil er mit seinen Kanälen etikettiert statt sie zu mischen. Die Lehre ist nicht „mehr Rezeptoren sind besser“. Die Lehre ist: jedes Auge ist auf die spezifische Aufgabe optimiert, die sein Träger lösen muss. Der Wal braucht Kontrast in der Tiefe, nicht Rot gegen Grün. Der Fangschreckenkrebs braucht einen schnellen Klassifizierer für alles was an seiner Höhle vorbeischimmert. Unser trichromatisches System ist eine Lösung unter vielen, und nicht immer die beste.

Quellen