Federn von Kasuaren schimmern anders als die anderer Vögel

Kasuaren werden bis zu 1,70 Meter groß. Foto: MarcelRen - stock.adobe

Kasuare leben in Neu-Guinea. Ihre Federn schimmern auf andere Weise als die ihrer Verwandten. Das beweisen Untersuchungen an ausgestorbenen Arten.

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. Die scheu und zurückgezogen durch die Wälder in Neu-Guinea und Nordaustralien streifenden drei Arten der Kasuare gehören zu den wohl verblüffendsten Vögeln der Welt. Mit einer Größe von bis zu 1,70 Metern und einem Gewicht bis zu 90 Kilogramm haben sie das Fliegen längst aufgegeben und tragen an der mittleren ihrer drei Zehen eine manchmal mehr als zehn Zentimeter lange Klaue, die eher einem mittelalterlichen Dolch ähnelt. Damit sollen die Vögel bereits Menschen getötet haben, die ihnen zu nahe kamen. Auf dem Kopf tragen sie einen auffallenden, mit Horn überzogenen und bis zu 18 Zentimeter hohen Aufsatz, über dessen Funktion Zoologen immer noch rätseln. Und ihre Federn schillern in einem tiefen Schwarz, das ganz anders als die glänzenden und schimmernden Farben anderer Vögel wie Kolibris und Pfaue entsteht. Das berichten jetzt Chad Eliason vom Field Museum of Natural History in Chicago und Julia Clarke von der University of Texas in Austin in der Zeitschrift Science Advances.

„Bei Wirbeltieren lässt sich eine dunkle Färbung von Haut, Haaren, Federn und Augen oft auf Farbstoffe aus der Gruppe der Melanine zurückführen“, erklärt Gerald Mayr, der am Forschungsinstitut Senckenberg in Frankfurt die Evolution der Vögel untersucht. Von einer Membran umhüllt wird dieses Pigment in winzigen Organellen der Zellen gespeichert. Diese runden oder ovalen Melanosomen färben die Haut von Menschen dauerhaft oder nach längerer Sonneneinstrahlung dunkel und geben auch vielen Vogelfedern eine bräunliche, dunkle Farbe. „Bei manchen Vogel-Arten können diese Melanosomen auch winzigen Würstchen oder Rollen ähneln“, berichtet der Senckenberg-Forscher weiter. Wird das Licht an diesen Formen gebrochen oder reflektiert, schillern die Federn von Kolibris oder Pfauen.

Die Struktur einer Vogelfeder wiederum ähnelt der Super-Miniatur-Ausgabe eines Baumes. Dabei entspricht der Schaft der Feder dem Baumstamm. Von diesem zweigen Federäste ab. Ähnlich wie bei einem Baum aus den Ästen Blätter wachsen, sprießen aus diesen Federästen sogenannte „Bogen- und Hakenstrahlen“, die sich untereinander verhaken. „So entsteht die geschlossene Feder-Struktur, die Vögel zum Fliegen brauchen“, erklärt Gerald Mayr. In diesen Federstrahlen wiederum sitzen auch die Melanosome, die einer Feder eine dunkle Farbe geben.

Dort können auch andere Farbstoffe wie Carotinoide oder winzige Luftbläschen eingelagert werden, die Lichtstrahlen bestimmter Farben absorbieren oder reflektieren. Das Zusammenspiel dieser Effekte mit den Farbpigmenten gibt den Federn dann ihre typischen Farben, die sich selbst an einem einzigen Tier an verschiedenen Körperpartien unterscheiden können. Das zeigt zum Beispiel der rote Hals- und Brustbereich eines Rotkehlchens, dessen restliche Federn auf dem Rücken olivbraun sind und im Laufe der Zeit durch Abnutzung grau werden, während der Bauch weiß ist.

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Als Chad Eliason und Julia Clarke die außergewöhnlich gut erhaltenen Fossilien einer Calciavis grandei untersuchten, einer Vogelart, die vor 52 Millionen Jahren im heutigen US-Bundesstaat Wyoming lebte und längst ausgestorben ist, sahen sie im Rasterelektronenmikroskop lange und schmale Melanosome, die wie eine Miniatur-Bohne aussahen. Diese Form lässt heutige Federn kräftig schillern, früher war es höchstwahrscheinlich genauso. Diese längst ausgestorbene Vogelart aber gehört genau wie die heute lebenden Kasuare, die Straußenvögel und die in Neuseeland lebenden Kiwis zu den „Urkiefervögeln“. Ihre Entwicklung spaltete sich bereits vor hundert Millionen Jahren vom großen Rest der Vögel ab. In dieser Gruppe aber schimmern bei den heute lebenden Tieren nur die Federn der Kasuare.

Schillern deren Federn also nach dem gleichen Prinzip, das bereits in ihren Cousins vor 52 Millionen Jahren in Wyoming funktionierte? Mitnichten, mussten Chad Eliason und Julia Clarke erfahren, als sie die winzigen Strukturen des Kasuar-Gefieders mit Rasterkraft- und Transmissionselektronen-Mikroskopen analysierten. Stattdessen ist die Grundstruktur der Federn völlig unterschiedlich: Statt sehr vieler haben die Kasuar-Federn nur noch sehr wenige Federstrahlen, in denen bei ihren ausgestorbenen Verwandten und bei vielen heutigen Vögeln die Farbpigmente sitzen. Dadurch aber fällt mehr Licht auf den kräftigen Federschaft, der so das Schimmern übernehmen kann.

Weshalb aber greifen Kasuare nicht auf das altbewährte Prinzip der vor 52 Millionen Jahren ausgestorbenen Verwandtschaft zurück, sondern „erfinden“ das seidige Schimmern ein weiteres Mal? Ein wichtiger Grund dürfte sein, dass Calciavis grandei zu einer Gruppe sehr geschickt fliegender Vögel gehörte, während Kasuare zwar auf zwei Beinen mit einem Tempo von 50 Kilometern in der Stunde durch den dichten Regenwald stürmen, aber nicht fliegen können. „Die Federn brauchen also die ineinander verhakten Federstrahlen gar nicht mehr, um eine geschlossene Form zu bewahren“, erklärt Gerald Mayr. Genau solche nicht mehr benötigten Eigenschaften aber gehen in im Laufe der Entwicklung häufig verloren – auch das zeigen die Kasuar-Federn mit ihren sehr stark ausgedünnten Federstrahlen. Ähnlich wie bei einem Laubwald, der im Herbst seine Blätter abgeworfen hat, fällt auch bei den Federn dadurch mehr Licht auf die Federschäfte, die so kräftig schimmern können. Die Evolution hatte also gute Gründe, den Seidenschimmer der Federn ein zweites Mal zu erfinden.

Von Roland Knauer