Warum sind Schmetterlinge so bunt? Die Physik der Farben auf ihren Flügeln

Schmetterlinge gehören zweifellos zu den farbenprächtigsten Geschöpfen unserer Erde. Doch woher stammen eigentlich all diese leuchtenden Farben auf ihren zarten Flügeln? Die Antwort ist überraschend, denn hinter dieser Pracht verbergen sich gleich zwei völlig unterschiedliche physikalische Tricks der Natur.

Zwei völlig verschiedene Arten von Farbe

Grundsätzlich unterscheidet die Wissenschaft bei Schmetterlingen zwischen zwei ganz verschiedenen Ursachen für Farbe. Die eine beruht auf Farbstoffen, den sogenannten Pigmenten, während die andere allein durch die feine Struktur der Flügel entsteht, ganz ohne jeden Farbstoff.

Beide Mechanismen können bei einem einzigen Tier gemeinsam auftreten oder auch völlig unabhängig voneinander wirken. Genau dieses raffinierte Zusammenspiel macht die Welt der Schmetterlingsfarben für Forscher bis heute so spannend und immer wieder aufs Neue erstaunlich.

Farben aus Pigmenten

Die erste und vertrautere Art der Farbgebung funktioniert ähnlich wie bei einem Eimer voller Farbe. Bestimmte chemische Stoffe in den Flügeln, etwa das dunkle Melanin oder die gelblich-roten Pterine, schlucken einen Teil des Sonnenlichts und werfen nur die übrigen Farben in unser Auge zurück.

Auf diese Weise entstehen vor allem die warmen Töne, also das Braun, das Schwarz, das Gelb und das Rot, die wir auf so vielen Faltern bewundern. Diese Pigmentfarben sind fest und ändern sich nicht, egal aus welchem Winkel wir den Schmetterling gerade betrachten.

Farbe aus reiner Struktur

Die zweite Art der Farbe ist weitaus überraschender, denn sie kommt ganz ohne Farbstoff aus. Bei ihr entsteht die Farbe allein dadurch, wie das Licht von winzigen, kunstvoll geformten Strukturen auf den Flügeln zurückgeworfen und dabei auf raffinierte Weise überlagert wird.

Das berühmteste Beispiel ist der leuchtend blaue Morphofalter aus den Tropen. Sein prächtiges Blau stammt nämlich nicht aus einem blauen Farbstoff, sondern einzig und allein aus der Struktur seiner Flügel, denn der eigentliche Farbstoff darunter ist in Wahrheit schlicht braun.

Das Geheimnis der winzigen Schuppen

Der Schlüssel zu diesem Wunder liegt in den Schuppen, die die Flügel wie winzige Dachziegel bedecken. Nicht umsonst nennt man Schmetterlinge in der Fachsprache Schuppenflügler, denn ihre gesamte Flügeloberfläche ist mit Millionen dieser mikroskopisch kleinen Plättchen überzogen.

Auf diesen Schuppen sitzen noch feinere Strukturen, deren Rippen an winzige Weihnachtsbäume erinnern. An ihnen wird das Licht so gebrochen und überlagert, dass am Ende genau jene reine, brillante Farbe entsteht, die kein Pigment allein jemals hervorbringen könnte.

Schillernde Farben, die sich verändern

Ein besonderes Kennzeichen dieser Strukturfarben ist ihr geheimnisvolles Schillern. Anders als Pigmentfarben verändern sie ihren Farbton nämlich, je nachdem aus welchem Blickwinkel und in welchem Licht wir sie gerade betrachten, und wirken dadurch fast lebendig.

Genau dieser wechselnde, metallisch glänzende Schimmer verleiht vielen Schmetterlingsflügeln ihre geradezu magische Wirkung. Für die Tiere selbst haben diese auffälligen Signale einen ganz praktischen Nutzen, etwa um Partner zu beeindrucken oder Feinde zu verwirren.

Vorbild für die Technik

Diese geniale Erfindung der Natur hat längst auch die Neugier der Ingenieure geweckt. Wenn man leuchtende Farben allein durch Struktur erzeugen kann, ganz ohne chemischen Farbstoff, eröffnet das völlig neue Möglichkeiten für die Technik und für umweltfreundlichere Materialien.

Forscher lassen sich vom Morphofalter für Bildschirme, entspiegelnde Beschichtungen und sogar für besonders fälschungssichere Farben inspirieren. So wird der zarte Schmetterling ganz nebenbei zu einem erstaunlichen Lehrmeister für die moderne Wissenschaft und Technik.