Wissenschaftler finden heraus, warum es in den Tropen so viele bunte Vögel gibt und wie sich diese Farben im Laufe der Zeit verbreitet haben

Die Farbpalette der Vögel, die Sie aus Ihrem Fenster sehen, hängt davon ab, wo Sie leben. Wenn Sie weit vom Äquator entfernt sind, haben die meisten Vögel eher eintönige Farben, aber je näher Sie den Tropen sind, desto farbenfroher werden Sie wahrscheinlich die Federn sehen.

Wissenschaftler rätseln schon lange darüber, warum es in den Tropen mehr farbenprächtige Vögel gibt als anderswo. Und sie fragen sich auch, wie diese leuchtend bunten Vögel überhaupt dorthin gelangt sind: Entstanden die farbenfrohen Federn also in den Tropen oder haben tropische Vögel farbenfrohe Vorfahren, die von anderswo in die Region kamen?

In einer Studie, die in der Zeitschrift Naturökologie und Evolutionhaben Wissenschaftler eine Datenbank mit 9.409 Vögeln erstellt, um die Verbreitung der Farben auf der ganzen Welt zu erforschen.

Sie fanden heraus, dass schillernde, bunte Federn im gesamten Stammbaum der Vögel 415-mal vorkommen und in den meisten Fällen außerhalb der Tropen entstanden – und dass die Vorfahren aller modernen Vögel wahrscheinlich auch schillernde Federn hatten.

„Seit Jahrzehnten vertreten Wissenschaftler die Hypothese, dass es in den Tropen leuchtendere und farbenfrohere Vogelarten gibt“, sagt Chad Eliason, Wissenschaftler am Field Museum in Chicago und Hauptautor der Studie.

„Wir wollten den Mechanismus finden, der uns hilft, diese Trends zu verstehen – wie diese leuchtenden Farben dorthin kamen und wie sie sich im Laufe der Zeit im Stammbaum der Vögel verbreiteten.“

Farben entstehen bei Tieren hauptsächlich auf zwei Arten: durch Pigmente und Strukturen. Zellen produzieren Pigmente wie Melanin, das für die schwarze und braune Färbung verantwortlich ist. Strukturfarben entstehen dagegen dadurch, wie Licht von verschiedenen Anordnungen von Zellstrukturen reflektiert wird. Schillern, der Regenbogenschimmer, der sich je nach Lichteinfall auf ein Objekt verändert, ist ein Beispiel für Strukturfarben.

Tropische Vögel erhalten ihre Farben durch eine Kombination aus leuchtenden Pigmenten und Strukturfarben. Eliasons Arbeit konzentriert sich auf Strukturfarben, deshalb wollte er dieses Element der Färbung tropischer Vögel erforschen. Er und seine Kollegen durchforsteten Fotos, Videos und sogar wissenschaftliche Illustrationen von 9.409 Vogelarten – der überwiegenden Mehrheit der etwa 10.000 lebenden Vogelarten, die der Wissenschaft bekannt sind. Die Forscher verfolgten, welche Arten schillernde Federn haben und wo diese Vögel vorkommen.

Anschließend kombinierten die Wissenschaftler ihre Daten über Vogelfärbung und -verteilung mit einem bereits vorhandenen Stammbaum auf DNA-Basis, der zeigte, wie alle bekannten Vogelarten miteinander verwandt sind. Sie gaben die Informationen in ein Modellierungssystem ein, um die Ursprünge und die Verbreitung der Schillerung zu extrapolieren. „Im Grunde genommen haben wir viel gerechnet“, sagt Eliason.

Angesichts der Verwandtschaftsverhältnisse moderner Arten untereinander und ihrer Verbreitungsgebiete sowie der allgemeinen Muster der Artenbildung und der Veränderung von Merkmalen wie Farben im Laufe der Zeit ermittelte die Modellierungssoftware die wahrscheinlichste Erklärung für die Vogelfarben, die wir heute sehen: Bunte Vögel von außerhalb der Tropen kamen oft vor Millionen von Jahren in die Region und entwickelten sich dann zu immer mehr unterschiedlichen Arten. Das Modell enthüllte auch eine Überraschung über den Vorfahren aller modernen Vögel.

Zum Hintergrund: Vögel sind eine spezialisierte Gruppe von Dinosauriern – der älteste bekannte Vogel, Archaeopteryx, lebte vor 140 Millionen Jahren. Eine Untergruppe der Vögel namens Neornithes entwickelte sich vor 80 Millionen Jahren und diese Gruppe war die einzige Vogelart (und Dinosaurier), die das Massenaussterben vor 66 Millionen Jahren überlebte.

Alle heutigen Vögel gehören zur Gattung Neornithes. Das von Eliason und seinen Kollegen erstellte Modell legt nahe, dass der gemeinsame Vorfahr aller Neornithes vor 80 Millionen Jahren schillernde Federn hatte, die noch heute im gesamten Vogelstammbaum glitzern.

„Ich war sehr aufgeregt, als ich erfuhr, dass die Urform aller Vögel das Schillern ist“, sagt Eliason.

„Wir haben bereits früher fossile Beweise für schillernde Vögel und andere gefiederte Dinosaurier gefunden, indem wir fossile Federn und die darin erhaltenen pigmentbildenden Strukturen untersuchten. Wir wissen also, dass schillernde Federn bereits in der Kreidezeit existierten – diese Fossilien stützen die Idee unseres Modells, dass der Vorfahr aller modernen Vögel ebenfalls schillernd war.“

Die Entdeckung, dass der erste Neornithes wahrscheinlich schillernd war, könnte wichtige Auswirkungen auf die Paläontologie haben. „Jetzt, wo wir wissen, wo wir suchen müssen, werden wir wahrscheinlich noch viel mehr schillernde Fossilien finden“, sagt Eliason.

Diese neue Studie gibt zwar Aufschluss darüber, wie sich das Schillern im Laufe von Millionen von Jahren im Stammbaum der Vögel verbreitet hat, doch einige große Fragen bleiben noch offen. „Wir wissen immer noch nicht, warum sich das Schillern überhaupt entwickelt hat“, sagt Eliason.

„Vögel können schillernde Federn verwenden, um Partner anzulocken, aber das Schillern hat auch mit anderen Aspekten des Vogellebens zu tun.

„Beispielsweise ändern Baumschwalben ihre Farbe, wenn sich die Luftfeuchtigkeit ändert. Das Schillern könnte also mit der Umgebung zusammenhängen oder mit einer anderen physikalischen Eigenschaft der Federn, wie etwa der Wasserfestigkeit. Aber mehr darüber zu wissen, wie es dazu kam, dass es in den Tropen so viele schillernde Vögel gab, könnte uns helfen zu verstehen, warum sich das Schillern entwickelt hat.“