Schon gewusst? Insekten auch bunt ohne Farbe

Sandlaufkäfer Cicindela campestris

So entsteht der Metallic-Look bei Insekten

Insekten begeistern oft durch ihre Farbenpracht. Besonders faszinierend ist schillernder metallischer Farbenglanz. Versucht man der Färbung auf den Grund zu gehen und schaut ganz nah die blauglänzenden Flügelschuppen eines tropischen Schmetterlings oder die goldfarben irisierenden Deckflügel eines Laufkäfers an, wird man feststellen, dass da gar keine Farben sind. Tatsächlich sind es nicht in die Haut eingelagerte Farbpigmente, sondern Interferenzeffekte-erzeugende Hautstrukturen, die den Metallic-Look bei Lichteinfall entstehen lassen.

Farben sehen wir, wenn Licht von Oberflächen reflektiert wird. Werden alle Wellenlängen gleichermaßen reflektiert, erscheint die Oberfläche weiß. Werden dagegen alle Wellenlängen absorbiert, erscheint sie schwarz. Wenn bestimmte Wellenlängen durch Pigmente absorbiert und nur die entsprechenden Komplementärfarben zurückgestreut werden, wird es bunt. Pflanzen erscheinen uns also Grün, weil ihr Chlorophyll vor allem Blau und Rot absorbiert. Die metallischen Strukturfarben bei Insekten entstehen dagegen durch komplexe Interferenzeffekte. Die starre Haut der Insekten ist aus mikroskopisch dünnen Chitin-Schichten aufgebaut, deren Abstand im Nanometerbereich den Wellenlängen des sichtbaren Lichtes nahe kommt. Das einfallende Licht gelangt zunächst auf die Chitin-Schichten und wird an diesen gebrochen teilweise reflektiert. Durch Brechung an Ober- und Unterseite dieser Schichten überlagern sich die reflektierten Lichtwellen. Es kommt zu dem optischen Phänomen der Interferenzbildung. Interferenz bedeutet, es werden verschiedene Farben (Wellenlängen) des Lichtes ausgeblendet und andere verstärkt. Auf diese Weise wird bei einer bestimmten Schichtdicke eine bestimmte Farbe erzeugt.

Fossiler Käfer in Ölschiefer

Diese mikroskopisch-feinen Strukturen sind sogar in fossilen Insekten erhalten geblieben, die in fast 40 Millionen Jahre altem Ölschiefer eingebettet waren (Fossilien aus Grube Messel bei Darmstadt). Auch der Glanz des Perlmutts in der innersten Schicht von Muschel- und Schneckenschalen entsteht aus Calciumcarbonat-Lagen, die sich mit Stützstrukturen aus Chitin und Strukturproteinen abwechseln.
Welche Bedeutung die ja hochpräzise Strukturbildung und daraus resultierende sehr auffällige Färbung für die Insekten hat, ist meist unklar. Insekten nehmen diese Farben meist anders wahr, da ihr optischer Sinn anders funktioniert als der menschliche. Das Prinzip der Herstellung pigmentfreier Interferenzfarben können wir jedoch den Insekten und Muscheln abschauen.

Perlen mit Perlmuttglanz

Perlglanzpigmente sind synthetische, in Medien eingebettete Stoffe, die Glanz, Brillanz oder irisierende Farbeffekte erzeugen Es handelt sich durchweg um Plättchen mit Durchmesser bis zu 200 Mikrometern (tausendstel Millimetern). Die Pigmente sind selbst stark lichtbrechend, werden aber in Materialien mit relativ niedriger Brechzahl eingebettet. Mit solchen Plättchen wird z.B. der Metallic-Glanz von Autolackierungen erzeugt.

Fliegen-Flügel farbenschillernd

(H.J. Ferenz)