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Der Farbwechsel

Furcifer pardalis Lokalform Ambilobe
Furcifer minor aus dem Fundort nahe RN7 2018
Furcifer labordi Weibchen

Das erste, was den meisten Menschen zu einem Chamäleon einfällt, ist meist die Tatsache, dass diese Tiere ihre Hautfarbe verändern können. Dieser Artikel geht der Frage auf den Grund, wie dieser Farbwechsel funktioniert und wozu er eigentlich gut ist.

 

Wie funktioniert der Farbwechsel beim Chamäleon?

Die sogenannten Chromatophoren, spezialisierte optische Hautzellen, sind für den Farbwechsel verantwortlich. Sie liegen unter der äußersten Hautschicht (Epidermis) in der Lederhaut in Schichten übereinander. Melanophoren sind für dunkelblaue und schwarze Farben zuständig, Xanthophoren für gelbe und orangefarbige Pigmente, Erythrophoren für rote Pigmente und Guanophoren für silbrig glänzende Pigmente. Bei Chamäleons gibt es aber auch Zellen, die gar keine Pigmente benötigen, um die Haut andersfarbig erscheinen zu lassen. Sie erledigen den Farbwechsel mittels Reflexion.

Guaninkristalle in der S-Iridophoren-Schicht (S-irid. und d) und in der D-Iridophorenschicht (D-irid. und e) unter der Epidermis (ep), links dargestellt im Gewebeschnitt und rechts unter dem Transmissionselektronenmikroskop. Bei d erkennt man, wie unterschiedlich nah die Guaninkristalle bei zwei verschiedenen Hautfarben angeordnet sind. Grafik aus der Veröffentlichung „Photonic crytals cause active color change in chameleons“ von Teyssier et al. 2014, lizensiert unter Creative Commons BY 4.0.

Man unterscheidet eine obere (englisch superifical) Schicht von S-Iridophoren und eine darunter liegende (englisch deep) Schicht von D-Iridophoren. In den Iridophoren befinden sich Guaninkristalle, die der Schlüssel zum Farbwechsel bei Chamäleons sind.

In der oberen S-Iridophoren-Schicht liegen die Guaninkristalle dicht nebeneinander und sind zu kleinen Dreiecken angeordnet. Die Guaninkristalle können ihren Abstand zueinander verändern. Sie funktionieren dabei wie ein photonischer Kristall, der die Bewegung von Photonen (Lichtteilchen) beeinflussen und damit die Farbreflexion des auf die Haut fallenden Lichts ändern kann. Die S-Iridophoren sind verantwortlich dafür, dass sich Chamäleonhaut von Grün zu Gelb oder Orange verfärben kann.

In der unteren D-Iridophoren-Schicht der Chamäleonhaut sind die Guaninkristalle wie kleine Backsteine geformt und liegen eher ungeordnet nebeneinander. Diese Schicht sorgt für die Reflexion in einem Bereich nahe dem Infrarot, was zu einer geringeren Absorption von Sonnenlicht führt. Es dient quasi beim Chamäleon als natürlich eingebauter Wärmeschutz.

Bei rot gefärbten Chamäleons ist ein großer Teil der Iridophoren in der Haut von Erythrophoren ersetzt. Rote Chamäleonhaut kann sich nicht zu anderen Farben verändern, wohl aber zwischen dunklem und leuchtend hellem Rot variieren. Blaue Chamäleonhaut dagegen kann nicht nur heller, sondern sogar weiß werden.

Die obere S-Iridophoren-Schicht ist nur bei adulten Chamäleons vollständig vorhanden, was erklärt, weshalb Jungtiere noch nicht die ganze Farbpracht ihrer älteren Artgenossen hervorbringen. Sie haben nur die D-Iridophoren-Schicht in ihrer Haut und müssen die S-Iridophoren erst noch voll entwickeln.

Der Aufbau der Chamäleonhaut in Iridophoren-Schichten und die Funktion der Guaninkristalle wurde erst 2014 beschrieben. Vorher dachte man, dass der Farbwechsel ausschließlich durch die unterschiedliche Ausbreitung von Farbpigmenten geschieht. Tatsächlich ist Dispersion und Aggregation von Pigmenten für hellere und dunklere Ausprägungen von Farben verantwortlich. Diese Vorstellung konnte aber nicht zufrieden stellend erklären, wieso Chamäleons ihre Farben innerhalb weniger Sekunden wechseln können. Die Guaninkristalle können das – sie erzeugen sogenannte strukturelle Farben, die eben nicht Pigmente als Ursache haben -, womit erst vor wenigen Jahren eine weitere Körperfunktion bei Chamäleons enträtselt wurde. Wie genau Chamäleons die Guaninkristallnetze in ihrer Haut steuern können, wurde bislang noch nicht geklärt. Was man schon weiß: Jeder Farbwechsel geschieht gänzlich unbewusst. Das Chamäleon kann also nicht willkürlich Muster in seiner Haut erzeugen.

 

Wann ändert ein Chamäleon seine Färbung?

Früher dachte man, dass der Farbwechsel des Chamäleons der besseren Tarnung des Tiers dient. Heute weiß man, dass das nicht der Fall ist: Das Chamäleon setzt seine Farbwechsel der Haut vor allem zur Kommunikation ein. Paarungsbereite Weibchen zeigen beispielsweise meist eine ganz andere Färbung als trächtige Chamäleons, um potenziellen Partner zu signalisieren „Bei mir hast du keine Chance mehr“. Männchen, die Artgenossen beeindrucken oder jemandem drohen wollen, färben sich extrem farbenprächtig und leuchtend. Ein bedrohtes oder unterlegenes Chamäleon zeigt meist eine sehr dunkle bis schwarze Färbung – es ärgert sich im wahrsten Sinne des Wortes schwarz.

Die Farbe wird aber auch ganz praktisch genutzt: So färben sich Chamäleons auch dunkler, um zu kühleren Tageszeiten mehr Sonnenstrahlen und damit Wärme einfangen zu können. Im Schlaf dagegen kühlen sie aus und werden ganz hell. Kranke Tiere sind oft ebenfalls blass gefärbt, aber auch Tiere, die sich in der Winterruhe befinden, zeigen meist weniger leuchtende Farben.

Können Chamäleons sich farblich ihrem Untergrund anpassen?

Jede Chamäleonart verfügt stets nur über ein ganz bestimmtes Farbspektrum. Chamäleons können sich also nicht beliebig bunt verfärben oder sich gar ihrem Untergrund anpassen – das ist ein Mythos, der zwar immer noch kursiert und in den sozialen Medien fleißig geteilt wird, aber einfach falsch ist. Chamäleons können ihre Farben nur innerhalb des art- und geschlechtsspezifischen Farbspektrums variieren. Erdchamäleons haben nur ein sehr kleines Farbspektrum von schwarz über braun bis zu lehmigen Farbtönen, angepasst an ihren Lebensraum dicht über dem Erdboden. Hier dient die Farbe also nicht nur zur Kommunikation, sondern auch zur Tarnung. Andere Arten haben sehr breite Farbskalen von grell rot über blau, grün, gelb bis weiß wie die Pantherchamäleons, die in Bäumen und Sträuchern leben.

Fluoreszenz unter UV-Licht

Chamäleons haben vor allem im Kopf- und Rückenbereich Knochenfortsätze und -kämme, die fast nur von dünnen Schuppen bedeckt sind. An diesen Stellen ist die Haut besonders dünn im Gegensatz zur Haut am übrigen Körper, sie bilden richtige „Fenster“. Schon lange weiß man, dass Knochen unter UV-Licht fluoreszieren. Hält man eine UV-Lampe („Schwarzlicht“) über ein Chamäüleon, schimmern die fluoreszierenden Knochen an Stellen ganz dünner Haut durch. Man vermutet, dass die skurrilen Muster, die unter UV-Licht vor allem am Kopf zustande kommen, wie der Farbwechsel zur innerartlichen Kommunikation dienen. Chamäleons können wahrscheinlich im Ultraviolett-Bereich sehen und die Muster, die für das menschliche Auge unsichtbar sind, somit wahrnehmen. Damit wären Chamäleons nicht nur fähig, auf weite Strecken zwischen verschiedenen Arten zu unterscheiden, sondern Weibchen könnten zum Beispiel auch bereits auf Entfernung erkennen, welche Chamäleons als potenzielle Partner besonders geeignet sind.