Können Vögel Farben sehen?

Ja, Vögel sehen Farben, und die meisten Arten sehen sie besser als wir. Menschen haben drei Typen farbempfindlicher Zapfen in der Netzhaut. Die meisten Vögel haben vier, darunter einen für violettes oder ultraviolettes Licht, das für uns unsichtbar ist: UV-empfindliche Arten sehen etwa 300 bis 700 nm, wir nur etwa 400 bis 700 nm. Jeder Vogelzapfen enthält außerdem ein winziges farbiges Öltröpfchen, das wie ein Filter wirkt und ähnliche Farben besser unterscheidbar macht.

Das Ergebnis ist eine Welt mit mehr Farben, als wir uns vorstellen können. Federn, Blüten, Früchte und Eier tragen Muster, die nur Vögel sehen. Die wichtigsten Ausnahmen sind Eulen und andere nachtaktive Vögel, die einen Teil ihres Farbsehens gegen bessere Sicht im Dunkeln eintauschen.

Kurz beantwortet: das Farbsehen der Vögel im Überblick

Wie funktioniert das Farbsehen der Vögel?

Zapfen und Stäbchen

Wie wir haben Vögel zwei Hauptarten lichtempfindlicher Zellen in der Netzhaut. Stäbchen arbeiten bei schwachem Licht und unterscheiden keine Farben. Zapfen arbeiten bei hellerem Licht und kommen in mehreren Typen vor, die jeweils auf einen anderen Teil des Spektrums am stärksten ansprechen. Das Gehirn vergleicht die Signale der verschiedenen Zapfentypen und errechnet daraus die Farbe.

Menschen haben drei Zapfentypen, grob abgestimmt auf blaues, grünes und rotes Licht. Deshalb nennt man uns Trichromaten, und deshalb können Bildschirme uns mit nur roten, grünen und blauen Bildpunkten täuschen.

Ein vierter Zapfen

Die meisten Vögel haben vier Typen von Einzelzapfen für das Farbsehen. Drei entsprechen ungefähr unseren und sind für kurze (blau), mittlere (grün) und lange (rot) Wellenlängen empfindlich. Der vierte ist auf sehr kurze Wellenlängen abgestimmt.

Dieser vierte Zapfen kommt in zwei Hauptformen vor:

• UV-empfindlich (UVS). Am stärksten empfindlich für ultraviolettes Licht. Er findet sich unter anderem bei den meisten Singvögeln sowie bei Papageien und Möwen.
• Violettempfindlich (VS). Am stärksten empfindlich für Violett, erfasst aber noch etwas nahes UV. Er findet sich bei vielen anderen Vögeln, darunter viele Greifvögel, Wasservögel und Hühnervögel.

In beiden Fällen haben Vögel eine vierte Farbdimension, die uns fehlt. Die Wissenschaft nennt sie Tetrachromaten. Unser Artikel darüber, ob Vögel ultraviolettes Licht sehen, geht tiefer auf die UV-Seite ein.

Öltröpfchen als Filter

In jedem Vogelzapfen sitzt ein winziges Öltröpfchen, so angeordnet, dass das Licht es durchquert, bevor es das lichtempfindliche Pigment erreicht. Die meisten Tröpfchen sind durch Carotinoide gefärbt, die Vögel mit der Nahrung aufnehmen, und sie wirken wie Farbfilter vor einem Kameraobjektiv.

Jedes Tröpfchen schneidet kürzere Wellenlängen ab und verengt so den Bereich, auf den ein Zapfen reagiert. Dadurch überlappen sich die Zapfentypen weniger, was die Fähigkeit verbessern soll, ähnliche Farben auseinanderzuhalten. Der Preis dafür ist, dass die Filterung Licht kostet. Das ist ein Grund, warum Vogelzapfen bei sehr schwachem Licht wenig nützen.

Doppelzapfen

Vögel besitzen außerdem Doppelzapfen, paarweise verbundene Zellen, die in vielen Vogelnetzhäuten der häufigste Zapfentyp sind. Sie scheinen nicht auf die übliche Weise dem Farbsehen zu dienen. Die meisten Forschenden vermuten, dass sie beim Beurteilen von Helligkeit, beim Erkennen von Bewegung und vielleicht beim Wahrnehmen feiner Muster helfen. Manche haben auch eine Rolle beim Wahrnehmen des Erdmagnetfelds vorgeschlagen, das wird noch untersucht.

Sehen Vögel mehr Farben als wir?

Sehr wahrscheinlich. Mit vier Zapfentypen hat der Farbraum eines Vogels eine zusätzliche Dimension. Theoretisch können Vögel viel mehr Farbkombinationen unterscheiden als Menschen.

Farben, die wir uns nicht vorstellen können

Menschen nehmen Purpur wahr, das keiner einzelnen Wellenlänge entspricht, sondern eine Mischung aus Blau und Rot ist, den beiden Enden unseres sichtbaren Spektrums. Solche Farben nennt man nichtspektrale Farben.

Vögel können grundsätzlich viel mehr nichtspektrale Farben sehen, weil sie Ultraviolett mit jedem der anderen Zapfensignale kombinieren können. Eine Studie von 2020 unter Leitung von Mary Caswell Stoddard von der Princeton University prüfte das mit wildlebenden Breitschwanzkolibris in den Bergen Colorados. Die Vögel lernten, Zuckerwasser zu finden, das mit bestimmten farbigen Lichtern gekoppelt war, und unterschieden zuverlässig Kombinationen wie UV plus Grün und UV plus Rot von reinem Grün oder Rot. Für uns sehen diese Farben gleich aus. Das Team schätzte außerdem, dass ein großer Teil der Gefieder- und Pflanzenfarben nichtspektrale Mischungen enthält, die Vögel wahrnehmen können.

Wie diese Farben für einen Vogel tatsächlich aussehen, lässt sich nicht wissen. Wir können messen, was Vögel unterscheiden, nicht, wie sie es erleben.

Feinere Farbunterscheidung

Weil Öltröpfchen die Empfindlichkeit jedes Zapfens verengen, gelten Vögel als besser als Menschen darin, fein abgestufte Farbtöne zu unterscheiden, zumindest bei hellem Licht. Das hilft beim Beurteilen der Fruchtreife, beim Entdecken getarnter Insekten und beim Einschätzen des Gefieders von Rivalen und Partnern.

Wofür nutzen Vögel ihr Farbsehen?

Nahrung finden

Viele Früchte zeigen ihre Reife durch Farbe an. Vögel sind wichtige Samenverbreiter für fruchttragende Sträucher und Bäume, und von Vögeln gefressene Früchte sind oft rot, violett oder schwarz, denken Sie an Eberesche, Holunder, Weißdorn oder Pfaffenhütchen. Manche Früchte, etwa solche mit einem wachsigen Reif auf der Schale wie Schlehen, reflektieren zudem UV-Licht, was sie für Vögel vor dem Laub hervorheben könnte. Pflanzideen finden Sie in Beerensträucher, die Vögel den ganzen Winter ernähren.

Blüten, die von Vögeln bestäubt werden, besonders Kolibriblüten in Amerika und Nektarvogelblüten in Afrika und Asien, sind oft rot oder orange. Das liegt weniger daran, dass Vögel Rot lieben, sondern daran, dass solche Blüten für Bienen, die Rot schlecht sehen, unauffälliger sind. Kolibris können jede Farbe sehen und lernen. In Mitteleuropa gibt es keine auf Vögel spezialisierten Blüten, hier übernehmen Insekten die Bestäubung.

Partner wählen

Farbe spielt bei der Balz vieler Vögel eine zentrale Rolle. Das Rot im Gesicht des Stieglitzes, die rosarote Brust des Gimpelmännchens oder das leuchtende Gelb des Pirols senden Signale über Alter, Gesundheit und Qualität. Unser Artikel darüber, warum männliche Vögel bunter sind, erklärt, wie sich solche Signale entwickeln.

Weil Vögel UV sehen, bleiben uns manche Signale völlig verborgen. Das am besten untersuchte Beispiel ist die Blaumeise. Die blaue Kopfplatte des Männchens reflektiert stark im UV, und die Forschung hat gezeigt, dass Weibchen bei der Partnerwahl auf dieses UV-Signal achten. Für uns sehen Männchen und Weibchen fast gleich aus.

Geschlechter unterscheiden

Viele Vögel, deren Geschlechter für Menschen identisch aussehen, sind es für Vögel nicht. Eine Studie von Muir Eaton aus dem Jahr 2005 nutzte Messungen der Federreflexion und Modelle des Vogelsehens, um 139 nordamerikanische Singvogelarten zu untersuchen, die Menschen als gleichfarbig wahrnehmen. Sie kam zu dem Schluss, dass die große Mehrheit, über 90 Prozent, sich zwischen Männchen und Weibchen in einer für Vögel wahrnehmbaren Weise unterscheidet.

Eier und Küken erkennen

Manche Vögel nutzen Farben und UV-Muster, um ihre eigenen Eier zu erkennen. Das ist wichtig, wenn der Kuckuck versucht, ein Ei in ihr Nest zu schmuggeln. Wirtsvögel wie Teichrohrsänger und Hausrotschwanz sind dabei gute Beispiele für das Wettrüsten zwischen Brutparasit und Wirt. Die Schnäbel von Nestlingen sind innen oft leuchtend gefärbt und reflektieren bei manchen Arten UV, was den Eltern helfen könnte, Küken in dunklen Nestern zu füttern.

Jagen

Lange wurde berichtet, Turmfalken könnten Wühlmäuse aufspüren, indem sie die UV-Reflexion ihrer Urinspuren sehen. Spätere Forschung stellte infrage, wie stark Wühlmausurin UV reflektiert und wie empfindlich Turmfalkenaugen dafür sind. Das Beispiel gilt heute als unsicher. Es zeigt gut, dass reizvolle Ideen über das Vogelsehen sorgfältig geprüft werden müssen.

Woher weiß die Wissenschaft, welche Farben Vögel sehen?

Wir können keinen Vogel fragen, was er sieht. Deshalb kombinieren Forschende mehrere Belegquellen.

1. Direkte Messung der Zapfen. Bei der Mikrospektrophotometrie werden winzige Lichtstrahlen durch einzelne Zapfenzellen einer Netzhaut geschickt, und es wird gemessen, welche Wellenlängen jede Zelle absorbiert. So wurden die vier Zapfentypen und ihre Öltröpfchen beschrieben.
2. Die Gene lesen. Jeder Zapfentyp nutzt ein lichtempfindliches Protein, ein Opsin. Durch Sequenzierung der Opsin-Gene, vor allem des Gens für den kurzwelligsten Zapfen, lässt sich vorhersagen, ob eine Art ein UV- oder ein violettempfindliches System hat. Oft verschiebt schon eine Änderung an einer oder wenigen Schlüsselstellen des Proteins den Zapfen von einer Form zur anderen.
3. Die Welt vermessen. Spektrometer zeichnen auf, wie viel Licht Federn, Früchte, Blüten und Eier bei jeder Wellenlänge reflektieren, auch im UV.
4. Das Vogelsehen modellieren. Forschende setzen Zapfenempfindlichkeiten und Reflexionsmessungen in mathematische Modelle des Farbsehens ein, um abzuschätzen, ob zwei Farben für einen Vogel verschieden aussehen.
5. Vögel trainieren. Verhaltensversuche wie die Kolibristudie oben prüfen, ob Vögel tatsächlich lernen, Farben zu unterscheiden. Das ist der Goldstandard, aber langsam und für vergleichsweise wenige Arten durchgeführt.

Jede Methode hat Grenzen. Modelle beruhen auf Annahmen darüber, wie das Gehirn Zapfensignale verrechnet, und Genetik sagt nur die Empfindlichkeit voraus. Wo mehrere Methoden übereinstimmen, wie bei den vier Zapfentypen und der weit verbreiteten UV-Empfindlichkeit, sind die Schlussfolgerungen belastbar.

Sehen Vögel bei schwachem Licht Farben?

Schlechter. Zapfen brauchen relativ viel Licht, und die Öltröpfchen, die das Farbsehen schärfen, schlucken auch etwas Licht. Vogelzapfen sind daher weniger empfindlich, als sie ohne Filter wären. Wenn das Licht in der Dämmerung schwindet, wechseln Vögel wie wir zum Stäbchensehen, und Farben werden schwerer unterscheidbar.

Das ist ein Grund, warum viele Singvögel bei nachlassendem Licht ihre Schlafplätze aufsuchen und warum der Morgengesang beginnt, bevor die Futtersuche richtig losgeht. Am frühen Morgen ist das Licht oft zu schwach, um effizient nach Sicht zu suchen. Amseln und Rotkehlchen gehören zu den Ersten, die singen, und beide haben für Singvögel recht große Augen. Die Nachtschicht übernehmen Eulen mit ihrer stäbchenreichen Netzhaut.

Sehen Vögel Bewegungen schneller als wir?

Viele Vögel verarbeiten visuelle Veränderungen offenbar schneller als Menschen. Die Wissenschaft misst das als Flimmerfusionsfrequenz, also die Geschwindigkeit, ab der ein flackerndes Licht ruhig wirkt. Menschen sehen je nach Bedingungen ab etwa 50 bis 90 Blitzen pro Sekunde kein Flackern mehr. Eine Studie von 2016 an wildgefangenen Trauerschnäppern, kleinen insektenfangenden Vögeln, die auch bei uns brüten, fand, dass sie Flackern bei weit höheren Raten erkennen, deutlich über 100 pro Sekunde.

Dieses schnelle Sehen hilft kleinen Vögeln vermutlich, fliegende Insekten zu verfolgen und Hindernissen auszuweichen. Es bedeutet auch, dass manche Lichtquellen, die uns ruhig erscheinen, für Vögel sichtbar flackern könnten. Welche praktischen Folgen das für wildlebende Vögel hat, ist aber kaum untersucht.

Können alle Vögel Farben sehen?

Nicht gleich gut.

• Eulen. Ihre Netzhaut ist dicht mit Stäbchen für das Nachtsehen besetzt und hat vergleichsweise wenige Zapfen. Studien an mehreren Eulenarten, darunter Waldkauz und Schleiereule, deuten darauf hin, dass sie weniger funktionsfähige Zapfentypen haben als Singvögel, und manche sind im Farbsehen womöglich stark eingeschränkt. Bei gutem Licht sehen sie wahrscheinlich trotzdem etwas Farbe.
• Andere nachtaktive Vögel. Ziegenmelker, Kiwis und manche nachts jagende Seevögel scheinen ebenfalls reduzierte Zapfensysteme zu haben, wobei die Forschung lückenhaft ist.
• Pinguine und manche Seevögel. Einige Arten, die in blau dominierter Meeresumgebung leben, haben offenbar zum Blau verschobene Zapfenempfindlichkeiten, die Details unterscheiden sich aber.
• Tagaktive Singvögel, Papageien und Kolibris. Sie gehören zu den farbreichsten Sehsystemen, die bei Tieren überhaupt gemessen wurden.

Mehr dazu, wie Eulen sehen und warum sie ihren Kopf so weit drehen, um ihre starren Augen auszugleichen, lesen Sie in wie Eulen ihren Kopf so weit drehen.

Sind Federfarben „echt“?

Vögel erzeugen Farbe auf zwei Wegen, und beide spielen dafür eine Rolle, wie Vögel einander sehen.

• Pigmente. Carotinoide erzeugen viele Rot-, Orange- und Gelbtöne, und Vögel müssen sie mit der Nahrung aufnehmen. Das Gelb an der Brust einer Kohlmeise stammt zum Beispiel aus Carotinoiden, die sie über Raupen aufnimmt. Melanine erzeugen Schwarz, Braun, Grau und manche rostigen Töne.
• Struktur. Blau, die meisten schillernden Farben und viel UV-Reflexion entstehen durch die mikroskopische Struktur der Federn, die Licht streut, nicht durch Pigment. Die blau gebänderten Flügeldecken des Eichelhähers oder das Blau des Eisvogels enthalten kein blaues Pigment.

Unser Artikel darüber, warum blaue Federn eigentlich nicht blau sind, erklärt Strukturfarben. Sie reflektieren oft stark im UV, was ein Grund ist, warum Vogelgefieder für Vögel reicher wirkt als für uns.

Warum zeigen Fotos nicht, was Vögel sehen?

Gewöhnliche Kameras sind dem menschlichen Sehen nachempfunden. Ihre Sensoren erfassen Rot, Grün und Blau, und die meisten Objektive und Sensorfilter blockieren UV-Licht. Ein Foto einer Blaumeise oder eines Stars zeigt den Vogel deshalb so, wie wir ihn sehen, nicht wie ein anderer Vogel.

Forschende, die für Vögel sichtbare Farben erfassen wollen, nutzen Kameras, die für UV-Aufnahmen umgebaut sind, oft kombiniert mit Aufnahmen im sichtbaren Licht und einer Software, die das Ergebnis auf die Zapfenempfindlichkeiten eines Vogels umrechnet. Die entstehenden Falschfarbenbilder sind für die Wissenschaft nützlich, bleiben aber Übersetzungen. Sie zeigen, welche Teile eines Vogels UV reflektieren, nicht wie dieses UV für den Vogel aussieht. Wer gern Vögel fotografiert, findet in unserem Ratgeber zum Fotografieren von Vögeln durch das Fenster praktische Tipps.

Mythen und Fakten zum Farbsehen der Vögel

Was das Farbsehen der Vögel für den Garten bedeutet

• Die Farbe des Futterhauses ist weniger wichtig, als man denkt. Vögel reagieren vor allem auf Futter, Sicherheit und Standort. Ein grünes, braunes oder rotes Futterhaus wird gleichermaßen angenommen, wenn der Platz stimmt.
• Pflanzen Sie für Farbe und UV. Heimische Fruchtsträucher wie Eberesche, Holunder, Weißdorn, Kornelkirsche und Schlehe bieten genau die Signale, die Vögel im Lauf der Evolution zu lesen gelernt haben.
• Markierungen an Fenstern müssen dicht sein. Manche Aufkleber werden als „nur für Vögel sichtbar“ beworben, weil sie UV reflektieren. Die Belege für reine UV-Produkte sind uneinheitlich. Die Schweizerische Vogelwarte und Naturschutzverbände empfehlen dichte, auch für Menschen sichtbare Muster; als Faustregel gilt die Handflächenregel, nach der keine Lücke größer als eine Handfläche sein sollte. Einzelne Greifvogel-Silhouetten helfen kaum. Siehe wie man Vogelschlag an Fenstern verhindert.
• Denken Sie daran, dass Vögel mehr sehen als wir. Zwei Vögel, die für Sie gleich aussehen, können füreinander deutlich verschieden sein. Das ist auch beim Bestimmen gut im Hinterkopf zu behalten.

Kurze Fakten zum Farbsehen der Vögel

• Die meisten Vögel haben vier Zapfentypen für Farbe, Menschen drei.
• Viele Singvögel, Papageien und Möwen haben einen UV-empfindlichen Zapfen.
• Viele Greifvögel und Wasservögel haben einen violettempfindlichen Zapfen, der etwas nahes UV erfasst.
• Farbige Öltröpfchen in den Zapfen wirken als Filter und verbessern die Farbunterscheidung.
• Doppelzapfen helfen vermutlich bei Helligkeit und Bewegung.
• Kolibris unterscheiden nachweislich Farben, die UV mit sichtbarem Licht mischen.
• Viele Vögel, die für uns gleich aussehen, unterscheiden sich in Farben, die Vögel sehen.
• Eulen und andere nachtaktive Vögel sehen Farben schwächer.

Quellen

• Eaton, M. D. (2005). Human vision fails to distinguish widespread sexual dichromatism among sexually “monochromatic” birds. PNAS 102: 10942-10946
• NABU: Blaumeise
• RSPB: Blue Tit
• Schweizerische Vogelwarte: Vogelfreundliches Bauen mit Glas und Licht
• Cornell Lab of Ornithology: All About Birds