Können Vögel UV-Licht sehen?

Ja, die meisten Vögel können ultraviolettes Licht sehen, also Wellenlängen unterhalb von etwa 400 Nanometern, die für uns unsichtbar sind. Fast alle bisher untersuchten Vögel besitzen vier Typen farbempfindlicher Zapfenzellen statt unserer drei, und der zusätzliche ist auf ultraviolette oder violette Wellenlängen abgestimmt. Viele Vögel haben außerdem Augen, deren Linse nahes UV bis zur Netzhaut durchlässt. Deshalb tragen Federn, Beeren, Blüten und Eier Farben, die Vögel sehen und wir nicht.

Manche Vögel sehen weit ins Ultraviolett, andere nur ein kleines Stück. Dieser Ratgeber erklärt, wie UV-Sehen funktioniert, welche Vögel es haben, wofür sie es nutzen, wo populäre Behauptungen zu weit gehen und was es für die Vögel an Ihrem Futterplatz bedeutet.

Kurz beantwortet: das Wichtigste

• Ultraviolettes (UV) Licht hat eine kürzere Wellenlänge als Violett, unterhalb von etwa 400 Nanometern (nm). Das menschliche Auge blockiert das meiste davon.
• Die meisten Vögel sind Tetrachromaten. Sie haben vier Typen von Einzelzapfen für Farbe, empfindlich für lange (rot), mittlere (grün), kurze (blau) und sehr kurze (violett oder UV) Wellenlängen.
• Es gibt zwei Hauptvarianten. Bei UV-empfindlichen Vögeln (UVS) liegt das Maximum des vierten Zapfens im UV, etwa bei Mitte 300 nm. Bei violettempfindlichen Vögeln (VS) liegt es bei etwa 400 bis 420 nm, sie erfassen aber trotzdem etwas nahes UV.
• UV spielt im echten Leben eine Rolle. Es zeigt sich bei der Partnerwahl, in Gefiedersignalen, beim Finden von Früchten, beim Erkennen von Eiern und möglicherweise beim Aufspüren von Beute.
• Manche berühmte Behauptungen sind wackelig. Die Idee, Turmfalken jagten entlang UV-leuchtender Wühlmaus-Urinspuren, ist heute umstritten.

Wie sehen Vögel ultraviolettes Licht?

Farbsehen beginnt mit den Zapfenzellen der Netzhaut. Jeder Zapfentyp enthält ein lichtempfindliches Protein, ein Opsin, das auf ein bestimmtes Wellenlängenband am stärksten reagiert. Das Gehirn vergleicht die Signale der verschiedenen Zapfentypen und errechnet daraus die Farbe.

Menschen haben drei Zapfentypen, grob auf Rot, Grün und Blau abgestimmt. Die meisten Vögel haben vier Typen von Einzelzapfen sowie einen Doppelzapfen, der vermutlich eher Helligkeit und Bewegung verarbeitet als Farbe. Der vierte Einzelzapfen, aufgebaut um ein Opsin namens SWS1, ist derjenige, der in die kurzen Wellenlängen reicht.

Was ist der Unterschied zwischen UVS- und VS-Vögeln?

Das SWS1-Opsin kommt im Stammbaum der Vögel in zwei Hauptversionen vor:

Die Trennung verläuft nicht sauber entlang der Familiengrenzen. Genetische Untersuchungen des SWS1-Gens, vor allem Arbeiten von Anders Ödeen und Olle Håstad aus Schweden Anfang der 2000er-Jahre, zeigten, dass Vögel im Lauf ihrer Evolution mehrfach zwischen beiden Typen gewechselt haben. Selbst innerhalb der Singvögel gibt es Ausnahmen. Eine kleine Änderung in der Aminosäuresequenz des Opsins kann das Maximum um mehrere Dutzend Nanometer verschieben.

Praktisch heißt das: „Vögel sehen UV“ stimmt in Abstufungen. Eine Blaumeise oder ein Wellensittich hat einen Zapfen, der für UV gebaut ist. Eine Taube oder ein Mäusebussard sieht vor allem Violett, mit etwas UV am Rand.

Warum können Menschen kein UV sehen?

Unsere Netzhaut ist nicht das Haupthindernis. Die Linse erwachsener Menschen absorbiert das meiste Licht unter etwa 400 nm, vermutlich zum Schutz der Netzhaut. Menschen, deren Linse entfernt und nicht ersetzt wurde, ein Zustand namens Aphakie, berichten, etwas nahes UV als weißlich-violette Farbe zu sehen. Unsere Blauzapfen können also ein wenig auf UV reagieren, wenn es durchkommt.

Viele Vögel, vor allem kleine Singvögel, haben Linsen und Hornhäute, die nahes UV gut durchlassen. Größere Vögel oder solche aus sehr hellen Lebensräumen filtern tendenziell mehr davon heraus. Das könnte ein Grund sein, warum Greifvögel und manche Seevögel zum VS-Muster passen.

Was bewirken die Öltröpfchen im Vogelauge?

Vogelzapfen enthalten winzige farbige Öltröpfchen, die im Lichtweg sitzen wie Filter vor jedem Sensor. Sie verengen das Wellenlängenband, auf das jeder Zapfen reagiert, und verringern so die Überlappung zwischen den Zapfentypen. Weniger Überlappung bedeutet feinere Unterscheidung ähnlicher Farben.

Der Zapfen für UV oder Violett hat ein klares, durchsichtiges Tröpfchen, damit er die kurzen Wellenlängen, die er einfangen soll, nicht blockiert. Die anderen Zapfen haben gelb, orange oder rot getönte Tröpfchen. Der Preis ist Empfindlichkeit: Filter schlucken Licht, was ein Grund ist, warum Vögel vermutlich bei schwachem Licht schlechter Farben sehen als bei Tageslicht.

Wie sieht die Welt für einen Vogel mit UV-Sehen aus?

Niemand kann durch die Augen eines Vogels blicken, und für Farben, die wir nicht wahrnehmen, haben wir keine Namen. Die Wissenschaft kann aber messen, wie Oberflächen Licht über das ganze Spektrum reflektieren, und modellieren, was die Zapfen eines Vogels registrieren würden.

Diese Modelle legen drei Dinge nahe.

1. Was wir zusammenwerfen, trennen Vögel womöglich. Zwei Federn, die für uns im selben Blauton erscheinen, können sich in der UV-Reflexion stark unterscheiden, sodass ein Vogel sie als verschieden sieht.
2. Vögel sehen mehr Farbkombinationen. Mit vier Zapfentypen können Vögel grundsätzlich Mischungen wahrnehmen, die keine menschliche Entsprechung haben, etwa UV plus Rot oder UV plus Grün.
3. Weiß und Schwarz sind für einen Vogel nicht immer gleich. Viele weiße Federn reflektieren UV, manche nicht. Wo wir ein Weiß sehen, sieht ein Vogel vielleicht mehrere.

Sehen Vögel Farben, die wir uns nicht einmal vorstellen können?

Eine Studie unter Leitung von Mary Caswell Stoddard von der Princeton University, 2020 in PNAS erschienen, prüfte das direkt in freier Natur. Ihr Team trainierte Breitschwanzkolibris in den Rocky Mountains in Colorado, Futterstellen anzufliegen, die mit Lichtern verschiedener Farben markiert waren. Die Vögel lernten, „nichtspektrale“ Farben wie UV gemischt mit Grün oder mit Rot von ähnlichen Einzelfarben zu unterscheiden. Solche Farben entstehen aus weit auseinanderliegenden Wellenlängen, so wie Purpur für uns eine Mischung aus Rot und Blau ist.

Die Forschenden analysierten außerdem große Datensätze von Gefieder- und Pflanzenfarben und berichteten, dass ein erheblicher Anteil, in der Größenordnung eines Drittels, für einen Vogel wie nichtspektrale Farben aussehen würde. Das deutet auf eine viel reichere Farbwelt hin als unsere, nicht bloß auf eine Welt mit einem zusätzlichen Farbton. Mehr zur Farbverarbeitung allgemein finden Sie in unserem Ratgeber können Vögel Farben sehen.

Wofür nutzen Vögel ihr UV-Sehen?

Nutzen Vögel UV bei der Partnerwahl?

Das ist die am besten untersuchte Anwendung. Das klassische Beispiel ist die Blaumeise, einer der häufigsten Gäste an deutschen Futterstellen. Für menschliche Augen sehen Männchen und Weibchen nahezu gleich aus. Mit einem Spektrometer gemessen, reflektiert die Kopfplatte der Männchen mehr UV als die der Weibchen. 1998 berichteten zwei unabhängige Forschungsteams, eines in Großbritannien unter Leitung von Sarah Hunt und eines in Schweden unter Leitung von Staffan Andersson, über diesen verborgenen Geschlechtsunterschied, und Versuche zeigten, dass Weibchen Männchen mit stärker UV-reflektierender Kopfplatte bevorzugten. Eine der Arbeiten trug passenderweise den Titel „Blue tits are ultraviolet tits“, also „Blaumeisen sind Ultraviolettmeisen“.

Ähnliche Ergebnisse gibt es bei anderen Arten:

• Stare haben glänzendes Gefieder mit UV-Anteilen, und Versuche in den 1990er-Jahren, bei denen UV herausgefiltert wurde, veränderten, wie Stare zwischen möglichen Partnern wählten.
• Zebrafinken zeigten in Laborversuchen zur Partnerwahl ebenfalls Vorlieben, die sich verschoben, wenn UV aus dem Licht entfernt wurde.
• Wellensittiche haben Wangenflecken, die UV reflektieren, und ihre gelben Stirnfedern fluoreszieren unter UV-Licht. Eine Studie in Science von Kathryn Arnold und Kollegen aus dem Jahr 2002 berichtete, dass diese Fluoreszenz die Vögel in Versuchen für mögliche Partner attraktiver machte.

Die allgemeine Lehre: UV ist bei vielen Vögeln Teil des ganz normalen Farbsignals. Es ist kein Geheimcode, der darüberliegt, sondern schlicht ein Teil der Farbe, den wir nicht sehen.

Nutzen Vögel UV bei der Nahrungssuche?

Mehrere Belege sprechen dafür, mit Einschränkungen.

• Früchte. Viele Beeren wie Heidelbeeren, Schlehen und Wacholderbeeren tragen einen wachsigen Reif, der UV reflektiert. Forschende vermuten, dass das fruchtfressenden Vögeln hilft, reife Früchte vor Blättern zu erkennen, die im Allgemeinen wenig UV reflektieren. Die Versuchsergebnisse sind uneinheitlich, und der Reif könnte auch andere Aufgaben haben, etwa als Wasserschutz.
• Insekten. Manche Insekten reflektieren oder absorbieren UV in Mustern, die sie für Vögel auffälliger machen könnten. Versuche mit nahrungssuchenden Singvögeln deuten darauf hin, dass UV-Kontrast die Entdeckung von Beute in manchen Situationen verbessert.
• Blüten. Viele Blüten tragen UV-„Saftmale“, die Bienen sehen. Kolibris können, wie die Stoddard-Studie zeigte, UV-Kombinationen sehen, wie stark sie sich in freier Natur bei der Blütenwahl auf UV stützen, ist aber nicht geklärt.

Verfolgen Turmfalken Wühlmäuse wirklich über UV-reflektierenden Urin?

1995 veröffentlichten der finnische Forscher Jussi Viitala und Kollegen eine Studie in Nature, nach der Turmfalken von Flächen angezogen wurden, die mit Urin und Kot von Wühlmäusen markiert waren, und diese Markierungen reflektieren UV. Die Vorstellung, ein rüttelnder Turmfalke sehe leuchtende Spuren über das Feld, wurde zu einer der meistzitierten Vogeltatsachen der Welt.

Heute ist die Geschichte komplizierter. Greifvögel erwiesen sich als VS-Vögel mit violett statt UV abgestimmten Zapfen. Eine Studie von Olle Lind und Kollegen im Journal of Experimental Biology aus dem Jahr 2013 maß die Lichtdurchlässigkeit von Greifvogelaugen und kam zu dem Schluss, dass die UV-Empfindlichkeit von Turmfalken und ähnlichen Greifvögeln relativ gering ist. Die Autoren argumentierten, dass Wühlmausspuren einem Greifvogel aus Jagddistanz kaum UV-Kontrast bieten. Die ursprünglichen Verhaltensbeobachtungen waren echt, ihre Erklärung ist umstritten. Fair zusammengefasst: Die Turmfalken-UV-Geschichte ist möglich, aber nicht bewiesen.

Erkennen Vögel ihre Eier über UV?

Eierschalen reflektieren unterschiedlich viel UV. Manche Studien zu Brutparasiten wie dem Kuckuck legen nahe, dass Wirtsvögel UV als einen Hinweis nutzen könnten, wenn sie entscheiden, ob ein Ei im Nest ihr eigenes ist. Die Ergebnisse unterscheiden sich je nach Art, und sichtbare Farbe und Musterung sind eindeutig ebenfalls wichtig. Wer mehr über die Parasiten selbst wissen möchte, findet es in unserem Artikel warum manche Vögel ihre Eier in fremde Nester legen.

Nutzen Nestlinge UV?

Die Schnabelwülste und Rachen mancher Nestlinge reflektieren UV, und Versuche deuten darauf hin, dass Eltern bei einigen Arten auf diesen Kontrast reagieren, wenn sie entscheiden, welches Küken sie füttern, besonders in dunklen Bruthöhlen wie bei Meisen oder Staren. Dieses Forschungsfeld ist aktiv, und die Ergebnisse unterscheiden sich je nach Art.

Welche Vögel sehen UV am besten?

Nach derzeitigem Wissen findet sich die stärkste UV-Empfindlichkeit bei vielen kleinen Singvögeln, Papageien und Möwen, den UVS-Vögeln. Dazu gehören viele Arten, die Vogelfreunde aus dem Garten kennen: Meisen, Finken wie Buchfink und Grünfink, Stare und viele andere. Die Gruppe der Singvögel ist riesig und nicht jede Art wurde untersucht, daher ist „viele“ die sicherere Aussage als „alle“.

Vögel mit VS-Sehen sehen ebenfalls ins nahe UV, dort aber weniger empfindlich. Zu dieser Gruppe gehören:

• Tauben, etwa Ringeltaube, Türkentaube und Straßentaube
• Hühner, Fasane und andere Hühnervögel
• Enten, Gänse und Schwäne
• Die meisten Greifvögel wie Bussarde, Adler und Falken
• Viele Watvögel und Seevögel

Eulen und andere nachtaktive Vögel sind ein Sonderfall. Ihre Augen sind auf Empfindlichkeit bei schwachem Licht gebaut, und nachts gibt es wenig UV, daher dürfte UV-Sehen für sie weniger wichtig sein. Die Forschung zum Farbsehen der Eulen ist begrenzt.

Mythen und Fakten zum UV-Sehen der Vögel

Was bedeutet UV-Sehen für Vogelfreunde im Garten?

Sollte ich UV-Fensteraufkleber verwenden?

Das ist für die meisten die praktischste Frage. Fenster spiegeln Himmel und Pflanzen, und Vögel fliegen dagegen. Manche Produkte arbeiten mit UV-reflektierenden Mustern, die Menschen kaum sehen, Vögel aber bemerken sollen.

Auf dem Papier klingt das schlüssig, die Belege sind aber schwächer als bei sichtbaren Mustern. Viele häufige Anflugopfer haben VS-Sehen, UV-Licht ist im Schatten und bei Bewölkung schwächer, und UV-Beschichtungen können mit der Zeit nachlassen. Stellen, die Fenstermarkierungen prüfen, etwa die Schweizerische Vogelwarte Sempach, bevorzugen sichtbare Punkte, Streifen oder Schnüre außen auf dem Glas in engen Abständen. Unser Ratgeber wie man Vogelschlag an Fenstern verhindert erklärt die Abstandsregeln, und warum Vögel gegen Fenster fliegen behandelt das Spiegelungsproblem ausführlich.

Eine vernünftige Haltung: UV-reflektierendes Glas oder UV-Folie kann manchen Arten helfen, verlassen Sie sich aber nicht allein darauf.

Beeinflusst UV-Sehen, was Vögel am Futterplatz fressen?

Es gibt keine guten Belege dafür, dass Vögel Samensorten nach ihrer UV-Farbe auswählen. Die Wahl hängt vor allem von Größe, Schalenhärte, Fettgehalt und Schnabelform ab. Wer wissen will, welches Futter die meisten Arten anlockt, beginnt am besten mit schwarzen Sonnenblumenkernen.

Im naturnahen Garten spielt UV womöglich eine größere Rolle. Viele heimische Fruchtsträucher tragen UV-reflektierende Beeren, und wer sie pflanzt, bietet Nahrung, die Vögel gut finden können. Unsere Liste der Beerensträucher, die Vögel den ganzen Winter ernähren, ist ein guter Anfang.

Beeinflusst UV-Sehen die Vogelfotografie?

Kamerasensoren und Objektive sind für das menschliche Sehen gebaut und filtern UV meist heraus, ein Foto zeigt also nie, was ein Vogel sieht. Zwei Vögel, die auf Ihren Bildern schlicht und gleich aussehen, können füreinander deutlich verschieden sein. Das ist eine gute Erinnerung bei Arten mit scheinbar unscheinbarem Gefieder wie Heckenbraunelle oder Zilpzalp: Für ihre Artgenossen sind sie vielleicht gar nicht unscheinbar.

Woher weiß die Wissenschaft, was Vögel sehen?

Die Methoden zu kennen hilft, weil sie erklären, warum manche Aussagen fester stehen als andere.

1. Mikrospektrophotometrie. Winzige Lichtstrahlen werden durch einzelne Zapfenzellen aus Netzhautproben geschickt, und es wird aufgezeichnet, welche Wellenlängen jeder Zapfen absorbiert. So erhält man die Empfindlichkeitsmaxima jedes Zapfentyps.
2. Sequenzierung der Opsin-Gene. Das SWS1-Gen wird aus DNA gelesen, oft aus einer Feder oder Blutprobe, und aus wenigen Schlüsselaminosäuren wird vorhergesagt, ob eine Art UVS oder VS ist. So ließen sich Hunderte Arten ohne Augengewebe untersuchen.
3. Messung der Augenmedien. Wie viel UV Hornhaut und Linse durchlassen, zeigt, ob das Licht die Zapfen überhaupt erreicht.
4. Verhaltenstests. Vögel werden darauf trainiert, zwischen Farben zu wählen, wie in der Kolibristudie, oder Partnerwahlversuche laufen unter UV-gefiltertem und vollem Licht. Das zeigt, ob Vögel UV-Informationen nutzen.
5. Modellierung des Sehens. Die Kombination aus Zapfendaten und Reflexionsmessungen erlaubt abzuschätzen, wie verschieden zwei Farben für eine bestimmte Art aussehen.

Stimmen alle fünf Belegquellen überein, wie beim Gefieder der Blaumeise, können wir sicher sein. Zeigen Physiologie und Verhalten in verschiedene Richtungen, wie bei Turmfalken und Wühlmausspuren, bleibt die Frage offen.

Warum haben Vögel überhaupt UV-Sehen entwickelt?

Vögel haben vier Zapfentypen von entfernten Reptilienvorfahren geerbt. Säugetiere verloren zwei ihrer ursprünglichen Zapfentypen während einer langen nachtaktiven Phase früh in ihrer Geschichte, weshalb die meisten Säugetiere nur zwei Zapfentypen haben. Primaten wie wir gewannen später durch eine Genverdopplung einen dritten zurück.

Vögel haben diesen Engpass nie durchlaufen und ihr Vier-Zapfen-System behalten. So betrachtet lautet die bessere Frage nicht, warum Vögel UV sehen, sondern warum wir es nicht tun. Als die Zapfen einmal vorhanden waren, formten natürliche und sexuelle Selektion, wie Vögel sie nutzen, von Gefiedersignalen bis zur Fruchtsuche.

Kurze Fakten

• Die meisten Vögel haben vier Zapfentypen für Farbe, Menschen drei.
• UVS-Vögel haben einen Zapfen mit Maximum im echten UV, etwa bei 355 bis 380 nm.
• VS-Vögel haben ihr Maximum bei etwa 400 bis 420 nm, erfassen aber noch etwas nahes UV.
• Viele Singvögel, Papageien und Möwen sind UVS, Tauben, Entenvögel und Greifvögel meist VS.
• Blaumeisen-Männchen und -Weibchen unterscheiden sich in der UV-Farbe der Kopfplatte, für Menschen unsichtbar.
• Die Stirnfedern von Wellensittichen fluoreszieren unter UV, was offenbar bei der Partnerwahl eine Rolle spielt.
• Eine Studie von 2020 zeigte, dass Kolibris nichtspektrale Farben mit UV-Anteil unterscheiden.
• Die Geschichte von Turmfalke und Wühlmausurin ist umstritten.
• Sichtbare Markierungen außen am Fenster sind verlässlicher als reine UV-Produkte.

Quellen

• Hunt, S. et al. (1998). Blue tits are ultraviolet tits. Proceedings of the Royal Society B
• Stoddard, M. C. et al. (2020). Wild hummingbirds discriminate nonspectral colors. PNAS
• Viitala, J. et al. (1995). Attraction of kestrels to vole scent marks visible in ultraviolet light. Nature
• Lind, O. et al. (2013). Ultraviolet sensitivity and colour vision in raptor foraging. Journal of Experimental Biology
• Ödeen, A. und Håstad, O. (2003). Complex distribution of avian color vision systems revealed by sequencing the SWS1 opsin from total DNA. Molecular Biology and Evolution
• Arnold, K. E. et al. (2002). Fluorescent signaling in parrots. Science
• Cuthill, I. C. et al. (2017). The biology of color. Science
• Schweizerische Vogelwarte: Vogelfreundliches Bauen mit Glas und Licht