Fossile Farben, zum zweiten: Strukturfarben der Käfer

Fischblog

ResearchBlogging.orgVor einer Weile ging es hier im Blog schon einmal um fossile Farben und Muster, und zwar um die von Dinosauriern, in deren Federn sich versteinerte Pigmentkörner bis heute erhalten haben. Für immer verloren sind dagegen andere Farben, die von nur wenige Nanometer großen Feinstrukturen der Federoberfläche erzeugt werden, wie das heute zum Beispiel bei den brillanten Farben des Pfauenschwanzes der Fall ist. Ob es sie schon bei den Sauriern gab oder ob sie erst Millionen Jahre später auf der Bildfläche erschienen, wissen wir nicht.

Bei anderen Tiergruppen haben wir allerdings mehr Glück. Mehrschichtige Reflektoren in der Oberhaut sind bei den Insekten der wichtigste Farbmechanismus, der auch die schillernden Flügeldecken der Käfer erzeugt. Anders als bei den Dinosauriern wissen wir definitiv, dass auch die Vorfahren der heutigen Käfer diese Strukturen besaßen, denn sie haben sich als Fossilien erhalten.

 

Verglichen mit den Federfarben aus der Kreidezeit handelt es sich bei den fossilen Insekten um recht frische Funde. Sie sind in diesem Fall allerdings immer noch etwa 600.000 Jahre alt und stammen aus einer versteinerten Torfschicht in der japanischen Hirabaru-Formation auf Kyushu. Diese Formation entält eine ganze Reihe gut erhaltener Insekten beziehungsweise ihrer Deckflügel, die anscheinend von einer vulkanischen Aschenwolke dorthin verfrachtet und begraben wurden.

Die Farbe der Insekten stammt von der etwa 400 Nanometer dicken äußeren Lage der Deckflügel, die aus fünf unterschiedlich dicken Schichten mit wechselndem Brechungsindex bestehen. Vor dem Hintergrund der schwarzen Chitinhülle erzeugen wenige Nanometer dicke Lagen in der Oberhaut der Deckflügel Interferenzfarben, die von der Dicke der Schichten abhängen. Angesichts der Empfindlichkeit der Struktur gegenüber Zerfall und Wasserverlust ist es erstaunlich, dass überhaupt noch Spuren der Farbe erhalten sind. Das dürfte an den sehr speziellen chemischen und physikalischen Bedingungen im Torf liegen: Das Material ist auch nach so langer Zeit noch recht reich an unzersetzter organischer Materie, die das chemische Milieu reduzierend und leicht sauer hält. Das in den Poren vorhandene Wasser verhindert, dass die Struktur austrocknet.

 

Das Wasser in der Flügelstruktur bestimmt die Dicke der Schichten, deswegen wird der fossile Flügel an der Luft getrocknet schnell stupf und braun: Das Wasser verdunstet, die einzelnen Schichten rücken enger zusammen und die Interferenz verschwindet. Die genaue Dicke der einzelnen Schichten bestimmt die genaue Farbe, und es ist absolut vorstellbar, dass sich der Wasseranteil in der Flügeldecke über eine halbe Million Jahre signifikant geändert hat.

 

Bei den Käfern allerdings haben Forscher eine Möglichkeit, die ihnen bei gefiederten Dinosauriern verwehrt ist: Sie können bei noch heute lebenden engen Verwandten nachsehen, ob die Flügelstrukturen und die resultierenden Farben identisch sind. Der nächste lebende Verwandte der Fossilen Insekten ist der Blattkäfer Plateumaris sericea – und der hat blau-grüne Deckflügel.

Tanaka, G., Taniguchi, H., Maeda, H., & Nomura, S. (2010). Original structural color preserved in an ancient leaf beetle Geology, 38 (2), 127-130 DOI: 10.1130/G25353.1

Lars Fischer

Ich bin gelernter Chemielaborant und habe ab 1999 in diesem Beruf gearbeitet. Anschliessend habe ich an der Uni Hamburg Chemie studiert. Seit dem Abschluss Ende 2006 veröffentliche ich Beiträge in meinem Fischblog und verkaufe Artikel an andere Publikationen. Seit 2008 wohne ich im Raum Heidelberg und bin bei Spektrum der Wissenschaft für das Blogportal Scilogs verantwortlich. Daneben arbeite ich als freier Journalist und Redakteur unter anderem für die digitalen Angebote von Spektrum, veröffentliche auf verschiedenen Social-Media-Plattformen und experimentiere mit Mobile Reporting. Zu meiner Webseite

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