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Warum ist die Färbung von Säugetieren so langweilig?


Ich habe Vogel-, Insekten- und Fischarten mit herrlichen Farben gesehen. Säugetiere (einschließlich uns Menschen) erscheinen jedoch fast immer in Braun-, Grau-, Orange- oder Schwarz-Weiß-Tönen. Ich kann mich nicht erinnern, rosa, grün und lila gesehen zu haben. Warum ist das so?


Ich glaube nicht, dass es eine genaue Antwort auf die evolutionären Mechanismen gibt, sondern "mechanisch":

  • Säugetiere haben grundsätzlich nur zwei Arten von Pigmenten: Eumelanin und Phäomelanin, die beide ihre Farbvarianten haben, aber in einem bekannten Bereich. Vogelpigmente umfassen neben Melaninen Carotinoide und Porphyrine. Arthropoden haben im Allgemeinen Carotinoide, Melanine und Ommochrome [und andere Pigmente?]. Z.B. Carotinoide und Ommochrome allein können aus Säugetiersicht eine eher "exotische" Färbung erzeugen (grün, pink, violett).
  • Sowohl Vögel als auch Insekten nutzen das Schillern aktiv. Bei Pelz scheint es technisch viel schwieriger zu bewerkstelligen zu sein als bei Federn oder Schuppen.
  • viele (die meisten?) Säugetiere unterscheiden keine Farben. Vögel haben in dieser Hinsicht viel bessere Sehfähigkeiten. Aus selektionistischer Sicht schneidet dies einen beträchtlichen Teil der auf die Färbung wirkenden Selektion aus, die ansonsten ein breiteres Spektrum an Phänotypen erzeugen könnte.

Zusätzlich zu den in der akzeptierten Antwort dargelegten Argumenten möchte ich hinzufügen, dass die meisten Säugetierarten rot / grün farbenblind sind. Dies hat damit zu tun, dass Säugetiere für einen Großteil ihrer Evolutionsgeschichte nachtaktive Kreaturen waren und daher die Fähigkeit, verschiedene Farben zu sehen, nicht erforderlich war.

Dies geht auf das Mesozoikum zurück, als Säugetiere einen nächtlichen Lebensstil hatten, um die Prädation durch Dinosaurier zu vermeiden.

Hier ist ein Artikel, der die aktuelle Forschung zu diesem Thema zusammenfasst: http://www.utexas.edu/news/2012/10/29/effects-prehistoric-nocturnal-life-mammalian-vision/


Die Antwort ist einfach… EVOLUTION… Die Farbe eines lebenden Organismus hängt von 2 Dingen ab: 1) Anziehung von anderem Geschlecht. 2) Flucht vor den Raubtieren.

Bei Vögeln und Insekten: Ihr Leben hängt nicht sehr von einem anderen Geschlecht ab (außer für den Fortpflanzungsprozess) und es besteht keine Notwendigkeit, körperliche Arbeit zu leisten, um anderes Geschlecht anzulocken… Wenn Sie zum Beispiel einen Pfau nehmen, muss das Männchen sein bunt, um weiblich anzuziehen. aber es gibt keine körperliche Arbeit… Lassen Sie das andere Beispiel ein Insekt sein, wenn es dann bunt ist… ein Raubtier frisst vielleicht nicht wegen seiner leuchtenden Farbe… dies führte dazu, dass sich Insekten und Vögel zu farbenfrohen entwickelten…

Aber bei Säugetieren. Anziehung und Flucht hängen beide von körperlicher Arbeit ab… ein gutaussehender Löwe kann keine Löwin anziehen… :P Es muss körperlich gesund sein, um Raubtieren zu entkommen und anderen Löwen in seinem Territorium genügend Konkurrenz zu bieten… ihre Körperfähigkeit… eher als körperliche Attraktivität… zum Beispiel wird sich eine Tigerin in einem Wald offensichtlich mit einem Tiger paaren, der mehr Territorium hat als ein attraktiverer, gutaussehender Tiger ohne Territorium (dies ist bei Insekten nicht der Fall)…


Warum ist die Färbung von Säugetieren so langweilig? - Biologie

Die Streifen eines Tigers lassen ihn in den Schatten des Dschungels verschwinden.

Das Pflanzen- und Tierreich ist reich an leuchtenden Farben, vom satten Grün der photosynthetischen Pflanzen bis hin zu den kräftigen schwarzen und orangefarbenen Streifen von Tigern. Farbe spielt in der Natur eine Vielzahl von Rollen, um andere Kreaturen anzulocken, zu tarnen oder zu warnen. Farben signalisieren Erntezeit, Brutbedingungen und den Wechsel der Jahreszeiten, vom ersten Grün des Frühlings bis zu den leuchtenden Rot- und Brauntönen des Herbstes.


Warum ist die Färbung von Säugetieren so langweilig? - Biologie

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    Weibliche Vögel sind doch nicht so langweilig

    In der Vogelwelt sind auffällige Farben und ausgelassener Gesang im Allgemeinen den Männchen vorbehalten. Weibchen neigen dazu, vergleichsweise matt gefärbt zu sein und halten sich oft leise im Hintergrund versteckt. Charles Darwin selbst bemerkte diesen Unterschied zwischen den Geschlechtern und schlug vor, dass er hauptsächlich durch vergangene evolutionäre Veränderungen bei Männern verursacht wurde, in einem Prozess, den er sexuelle Selektion nannte – eine Theorie, die auch heute noch weit verbreitet ist.

    Diese zurückhaltenden weiblichen Vögel haben jedoch eine verborgene Vergangenheit, die etwas widerlegt, was Forscher seit über 150 Jahren angenommen haben.

    In einer kürzlich durchgeführten Studie liefern die Biologieforscher J. Jordan Price vom St. Mary’s College of Maryland und Muir Eaton von der Drake University Beweise dafür, dass die meisten evolutionären Farbveränderungen in der Vergangenheit trotz der aktuellen Erscheinungen bei Frauen und nicht bei Männern aufgetreten sind. Viele der heutigen eintönigen Weibchen hatten hell gefärbte Vorfahren, und die aktuellen Unterschiede zwischen den Geschlechtern sind hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die Weibchen helle Farben verlieren, anstatt dass die Männchen sie bekommen.

    "Ich denke, Darwin wäre von dieser Idee sehr überrascht gewesen", sagte Price. „Darwin war ein starker Befürworter der Idee, dass sexueller Dimorphismus auf sexuelle Selektion zurückzuführen ist. Viele männliche Merkmale sind zweifellos das Produkt der sexuellen Selektion, wie er vermutete, aber unsere Beweise deuten darauf hin, dass die Unterschiede zwischen den Geschlechtern größtenteils auf die Selektion bei den Weibchen zurückzuführen sind.“

    Price und Eaton konzentrierten sich auf eine Gruppe, die als Amseln der Neuen Welt bekannt ist und eine Vielzahl von Singvogelarten von Kanada bis Argentinien umfasst. Bei den Amseln der Neuen Welt haben einige Weibchen eine stumpfe Farbe im Vergleich zu ihren männlichen Gegenstücken und einige sind genauso hell gefärbt wie die Männchen. Anhand von Beziehungen basierend auf DNA-Sequenzdaten konnten sie die wahrscheinliche Evolutionsgeschichte jedes Geschlechts rekonstruieren, was die überraschenden Unterschiede in der Geschwindigkeit aufdeckte, mit der sich Männchen und Weibchen entwickelt haben.

    „Wir haben die Unterschiede mithilfe eines phylogenetischen Baums kartiert, um herauszufinden, was in der Vergangenheit passiert ist, und um Farbunterschiede im Laufe der Zeit zu untersuchen, und wir haben festgestellt, dass die Evolution zwar für beide Geschlechter im gleichen Zeitraum stattfindet, die Weibchen jedoch viel mehr evolutionäre abgedeckt haben Boden“, sagte Price.

    Um das Bild der schnellen, wackeligen Entwicklung der weiblichen Vögel zu malen – weg von und hin zu männlichen Farben – soll Price an etwas denken, das viele jeden Tag tun. „Es ist, als ob Sie mit Ihrem Hund spazieren gehen und eine Strecke zurücklegen und der Hund die dreifache Strecke zurücklegt, indem er hin und her rennt“, erklärte er.

    „Oft wird davon ausgegangen, dass die sexuelle Selektion hauptsächlich auf das männliche Aussehen wirkt und das Ergebnis ist, dass Männchen dann anders aussehen als Weibchen“, sagt Eaton. „Unsere Ergebnisse deuten stark auf das Gegenteil hin. Weibchen mit ihren matten Farben stehen unter starker natürlicher Selektion, um nicht aufzufallen, daher sehen sie ganz anders aus als Männchen. Vielleicht liegt das daran, dass sie mehr Zeit am oder in der Nähe des Nestes verbringen und unauffällig sein müssen.“

    Eaton stellte auch fest, dass die Farbunterschiede bei männlichen und weiblichen Vögeln über das hinausgehen, was das menschliche Auge sehen kann. „Unsere Verwendung objektiver Messungen der Federfärbung und die Quantifizierung von Farbunterschieden aus der Perspektive der Vögel sehen Farbunterschiede haben es uns ermöglicht, diese komplexen evolutionären Muster aufzudecken, die sonst möglicherweise unbemerkt bleiben würden“, sagte er.

    Die Studie mit dem Titel „Reconstructing the Evolution of Sexual Dichromatism: Current Color Diversity Reflect Past Rates of Male and Female Change“ ist heute online in der Zeitschrift Evolution verfügbar.


    Sich erwärmende Meere könnten für manche Fische auch weniger bunt aussehen: Darum ist das wichtig

    Wenn die Meeresbiologin Eleanor Caves von der University of Exeter an ihre ersten Tauchgänge zurückdenkt, erinnert sie sich als erstes daran, dass die Farben unter Wasser fremd erscheinen. Die leuchtenden Rot-, Orange-, Purpur- und Gelbtöne, die sie in den sonnenbeschienenen Gewässern nahe der Oberfläche zu sehen gewohnt war, wirken mit der Tiefe zunehmend trüb und trist, und bald verliert der ganze Ozean den größten Teil seines Regenbogens und hinterlässt nur noch Blautöne.

    "Was mich beim Tauchen immer fasziniert hat, war, was mit den Gesichtern und Lippen der Leute passiert", sagte ihr ehemaliger Ph.D. Beraterin Soumlnke Johnsen, Biologieprofessorin an der Duke University. "Jeder hat einen grässlichen fahlen Teint."

    Was die Forscher zum Nachdenken brachte: Im letzten halben Jahrhundert sind einige Fische in tiefere Gewässer abgewandert, und der Klimawandel ist wahrscheinlich schuld. Eine Studie ergab, dass Fischarten vor der Nordostküste der Vereinigten Staaten zwischen 1968 und 2007 als Reaktion auf eine Erwärmung von nur etwa einem Grad Celsius mehr als einen Meter pro Jahr abstiegen.

    Könnten solche Verschiebungen dazu führen, dass die Farbhinweise, auf die sich Fische zum Überleben verlassen, schwerer zu erkennen sind?

    Frühere Untersuchungen deuten darauf hin. Wissenschaftler haben bereits Beweise dafür, dass Fische in Gewässern, die durch andere Ursachen, wie Erosion oder Nährstoffabfluss, trüber wurden, Schwierigkeiten haben, Unterschiede in den Farben und der Helligkeit des anderen zu erkennen.

    Als Beispiel nennen die Autoren Studien an Dreistachligen Stichlingen, die in den flachen Küstengewässern der Ostsee brüten, bei denen die Weibchen aufgrund der Rötung von Kehle und Bäuchen zwischen den Männchen wählen, die sich um die Eier kümmern. Aber Algenblüten können bewölkte Bedingungen schaffen, die das Sehen erschweren, was die Weibchen dazu verleitet, sich mit weniger fitten Männchen zu paaren, deren Jungtiere es nicht schaffen.

    Die Trübung erschwert es einem Männchen, zu beweisen, dass er ein würdiger Partner ist, indem es die Fähigkeit der Weibchen stört, subtile Abstufungen von Rot oder Orange zu unterscheiden, sagte Johnsen. "Für jeden armen Fisch, der eine schöne rote Färbung an seinem Körper hat, ist es jetzt wie: 'Nun, du musst mich einfach beim Wort nehmen.'"

    Andere Studien haben gezeigt, dass bei Buntbarschen im afrikanischen Viktoriasee, wo Arten sich auf ihre charakteristischen Farben verlassen, um ihre eigene Art zu erkennen, die Verschmutzung die Wasserklarheit so stark reduzieren kann, dass sie die Fähigkeit verlieren, sich voneinander zu unterscheiden und sich zu paaren Weg.

    Die Forscher sagen, dass die gleiche Kommunikationsstörung, die Fische in trüben Gewässern plagen, wahrscheinlich bei Arten passiert, die in größere Tiefen getrieben werden. Und Interaktionen mit Möchtegern-Partnern sind nicht die einzigen Situationen, die zu Verwirrung neigen könnten. Die Schwierigkeit, Farben zu unterscheiden, könnte es den Fischen auch erschweren, Beute zu lokalisieren, Rivalen zu erkennen oder potenzielle Räuber vor einer gefährlichen Nahrungsaufnahme zu warnen.

    In einer Studie, die am 21. April in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Verfahren der Royal Society B, Caves und Johnsen haben anhand mathematischer Modelle ermittelt, wie die Farben der Unterwasserwelt aussehen könnten, wenn Fische in der obersten Schicht des Ozeans in neue Tiefen vordringen.

    Sie konnten zeigen, dass das Oberflächenwasser zwar vor Farbe strotzt, aber ein Abstieg von nur 30 Metern die Palette erheblich schrumpft.

    "Es ist, als würde man in die Zeit des Schwarz-Weiß-Fernsehens zurückkehren", sagte Johnsen.

    Wenn Sonnenlicht auf ein Objekt trifft, werden einige Wellenlängen absorbiert und andere reflektiert. Es sind die zurückreflektierten Wellenlängen, die einen roten Fisch rot oder einen blauen Fisch blau erscheinen lassen. Aber ein Fisch mit bestimmten Farben an der Oberfläche sieht anders aus, wenn er tiefer schwimmt, weil das Wasser einige Wellenlängen früher herausfiltert oder absorbiert als andere.

    Die Forscher waren überrascht, dass es insbesondere bei Flachwasserarten wie denen, die in und um Korallenriffe leben, nicht viel nach unten verschiebt, um einen dramatischen Effekt auf die Farbdarstellung zu haben.

    "Man muss wirklich nicht sehr weit von der Oberfläche gehen, um einen großen Einfluss zu bemerken", sagte Caves, der diesen Herbst als Assistenzprofessor an der University of California in Santa Barbara beginnen wird.

    Welche Farben zuerst ihren Glanz verlieren und wie schnell das passiert, wenn Sie nach unten gehen, hängt davon ab, in welchen Tiefen eine Art normalerweise lebt und wie viel tiefer sie gezwungen sind, sowie in welcher Umgebung sie leben - sei es , sagen wir, die flachen Buchten oder felsigen Küsten des Atlantiks oder ein tropisches Korallenriff.

    In klarem Meerwasser ist Rot die erste Farbe, die matt wird und verschwindet. "Das ist wichtig, weil so viele Arten rote Signale verwenden, um Partner anzuziehen oder Feinde abzuschrecken", sagte Johnsen.

    Das Team sagt voraus, dass einige Arten anfälliger sein werden als andere. Nehmen Sie zum Beispiel Fische, die der Hitze nicht die Schärfe nehmen können, indem sie sich in Richtung der Pole des Planeten bewegen. Besonders in halbgeschlossenen Gewässern wie dem Mittelmeer und dem Schwarzen Meer oder dem Golf von Mexiko oder in Korallenriffen, die am Meeresboden festkleben – diese Arten werden keine andere Wahl haben, als tiefer zu tauchen, um sich abzukühlen, sagte Caves .

    Als nächsten Schritt hoffen sie, ihre Ideen in den Korallenriffen rund um die Insel Guam zu testen, wo Falterfische und Feuergrundeln ihre lebendigen Farbmuster verwenden, um Artgenossen und Partner zu erkennen.

    "Das Problem wird nur beschleunigt", sagte Caves. Bis zum Ende dieses Jahrhunderts ist es möglich, dass sich die Meeresoberflächentemperaturen um weitere 4,8 Grad Celsius oder einen Anstieg von 8,6 Grad Fahrenheit gegenüber dem Durchschnitt von 1896-2005 erhöht haben.

    Und während sich die Erwärmung an den Polen schneller vollzieht, "spüren auch tropische Gewässer die Auswirkungen", sagte Caves.

    Diese Forschung wurde durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union im Rahmen der Marie Sklodowska-Curie-Finanzhilfevereinbarung (Nr. 793454) unterstützt.


    Innes Cuthill

    Professor, Verhaltensökologie, University of Bristol

    Ein Faktor – in Bezug auf Dinge wie Schillern (Pfauen, Morpho-Schmetterlinge, Juwelenkäfer) – ist die Art ihres Fells. Das Haar ist ziemlich unstrukturiert (Keratinröhren mit Melaninpigment), während Vogelfedern, Schmetterlingsflügel und Insektenkutikula im Allgemeinen komplexe mehrschichtige Strukturen sind – genau das, was Sie brauchen, um Strukturfarben zu erzeugen, die durch Interferenz von Lichtstrahlen erzeugt werden.


    Warum gibt es so wenige blaue, grüne oder violette Säugetiere?

    Warum sehen wir wirklich nur weiß/schwarz/rot/orange/gelb/grau/braun/rosa aber wenig bis gar keine blau/violett/grün basierten Säugetiere? Da Grün und Blau in der Natur so prominente Farben sind, würde ich denken, dass sie zur Tarnung zu Farben gehen würden. Ich kann mir ehrlich gesagt keine Säugetiere vorstellen außer dem Blauwal, aber sie sind eher grau als blau.

    Jeder Einblick wäre willkommen.

    -Blau- Wale, Delfine, Mandrills

    Diese Kolumne enthält eine ausführliche Antwort, die sich speziell auf das Fehlen der Farbe Grün konzentriert. Aber wie sich herausstellt, können Säugetiere nur braun-schwarzes Pigment (das Melanin, das der Haut ihre Bräune verleiht) und rötlich-gelb erzeugen. Dies sind die Farbstoffe, die in verschiedenen Kombinationen oder Abwesenheiten für die begrenzte Farbpalette der Säugetiere verantwortlich sind.

    Es stellt sich erstaunlicherweise heraus, dass auch andere terrestrische Wirbeltiere keine blauen oder grünen Pigmente erzeugen können! Die Vielfalt an kühlen Farben, die wir bei Vögeln, Amphibien und dergleichen (sowie bei vielen leuchtend bunten Insekten wie tropischen Schmetterlingen) sehen, werden tatsächlich durch mikroskopische Strukturen in ihren Federn oder ihrer Haut verursacht. Diese Strukturen brechen das von ihnen reflektierte Licht wie ein Prisma oder eine CD, sodass wir sie als eine bestimmte Farbe wahrnehmen.

    Dieses Säugetier scheint in der Lage zu sein, blaues Pigment zu erzeugen, oder?

    Edit: Bild-URL geändert. Hinweise an alle, die sowieso wussten, was es war!

    Die Vielfalt an kühlen Farben, die wir bei Vögeln, Amphibien und dergleichen (sowie bei vielen leuchtend bunten Insekten wie tropischen Schmetterlingen) sehen, werden tatsächlich durch mikroskopische Strukturen in ihren Federn oder ihrer Haut verursacht.

    Was Sie über Vögel gesagt haben, ist nicht ganz richtig. Es ist eine Kombination von Pigmenten und den feuerfesten Prozessen, von denen Sie sprechen. Und einige der Pigmente sind ziemlich farbenfroh und stammen aus Porphyrinen und aufgenommenen Pigmenten, die in Pflanzen vorkommen.

    Die Färbung vieler Vögel hat auch mit ihrer Ernährung zu tun. Das bekannteste Beispiel ist der Pink Flamingo. Sie sind nur aufgrund ihrer Ernährung rosa. Aber es gibt andere Beispiele. Der Hausfink ist normalerweise ein stumpfer brauner Vogel mit sehr wenig rotem Gefieder, aber während der Paarungszeit fressen sie Beeren voller Carotinoide (http://www.birds.cornell.edu/pfw/AboutBirdsandFeeding/HoufinColorVariants.htm) das ist es, was heute den größten Teil der Rotfärbung bei Vögeln ausmacht. Die meisten produzieren nicht auf natürliche Weise rote Pigmente in der Tiefe, die Sie in der Natur sehen, sondern von den Beeren, die sie essen.

    Nicht alle Farben in Vogelfedern werden durch Mikrostrukturen verursacht. Einige sind einfache alte Pigmente.

    Dies ist eine großartige Antwort! Aber ich habe eine Folgefrage bezüglich Farbenblindheit vs. Ich denke, es ist wichtig, zwischen Raub- und Beutetieren zu unterscheiden.

    Haben Beutesäugetiere genügend Farbunterschiede, um von leuchtenden Farben zu profitieren, um die sexuelle Selektion ausreichend zu beeinflussen?

    Haben räuberische Säugetiere genügend Farbunterschiede, um von Säugetieren angezogen zu werden, die diese Färbungen entwickeln?

    Aber diese Erklärung wirft die Frage auf, warum Säugetiere diese Fähigkeit nie entwickelt oder verloren haben. Eine Erklärung ist, dass die Vorfahren von Säugetieren irgendwann in der Vergangenheit eine verminderte Fähigkeit zur Farbwahrnehmung entwickelten.

    Aber es gibt eine große Ausnahme: Primaten. Die meisten anderen Säugetiere haben nur zwei Arten von farbwahrnehmenden Zapfen in ihren Augen, Primaten, einschließlich des Menschen, haben drei.

    Es überrascht daher nicht, dass bestimmte Affen eine ziemlich brillante Färbung entwickelten, obwohl sie normalerweise auf kleine Bereiche ihres Körpers beschränkt waren. Beispiele: Mandrills, Tamarins, Lesulas.

    Diese Strukturen brechen das von ihnen reflektierte Licht wie ein Prisma oder eine CD, sodass wir sie als eine bestimmte Farbe wahrnehmen.

    Ich glaube du meintest Beugung statt Brechung?

    Bei meiner Arbeit in einer Tierklinik bin ich übrigens einmal einem Pseudo-Grünen Affen begegnet. Es hatte bläulich-schwarze Haare und gelbe Haare gemischt, was aus der Ferne einen grünen Eindruck machte. Ich weiß nicht, ob es die gleiche Art war, die in dem von Ihnen zitierten Artikel erwähnt wurde. Leider musste es eingeschläfert werden, da es ziemlich unhandlich geworden war und seine Krallen durch die Unterlippe seines Besitzers bohrte.

    Die Muräne erscheint auch grün, aber soweit ich mich erinnere, liegt das daran, dass sie einen blauen Schleim absondert und eine gelbe Haut hat.

    Dies mag eine dumme Frage sein, aber wäre es nicht möglich, dass ein Säugetier eine Mutation hat, die es ihnen ermöglicht, grün oder blau zu sein? Könnten sich bestimmte Säugetiere nicht zu grün entwickeln, wenn es für ihre Art von Vorteil wäre?

    Das ist definitiv die direkteste, technischste Antwort. Aber (wahrscheinlich, weil ich in letzter Zeit viel darüber gelesen habe) finde ich es auch erwähnenswert, dass lebendige Farben im Allgemeinen für zwei Dinge verwendet werden. Mate-Attraktion und Aposematismus. Vögel kommen definitiv als Beispiele für die Färbung bei der Partnerwahl in den Vordergrund. Aber von dem, was ich spontan denken kann, ist kein Säugetier tatsächlich giftig, wenn es aufgenommen wird, daher glaube ich nicht, dass Aposematismus bei Säugetieren überhaupt vertreten ist.

    Diese Seite ist nicht mehr verfügbar. So hieß es:

    Alexey Veraksa
    AssistenzprofessorIn,
    Fachbereich Biologie,
    Universität von Massachusetts,
    ehemaliger HHMI-Stipendiat
    Ich weiß aus meinem allgemeinen Zoologieunterricht, dass Säugetiere nur zwei Arten von Pigmenten herstellen können: Melanin (schwarzes oder braunes Pigment) und das rötlich-gelbe Pigment, das rothaarige Menschen haben. Meine erste Idee für eine einfache Erklärung der Nichtexistenz grüner Säugetiere war also zu sagen, dass Säugetiere aus irgendeinem Grund einfach kein grünes Pigment herstellen können. Das ist natürlich keine gute evolutionäre Erklärung, aber zumindest beantwortet es die Frage oberflächlich.

    Als ich anfing, dies ein wenig weiter zu erforschen, stellte ich erstaunt fest, dass Frösche, Vögel und andere in der Welt der Tetrapoden oder Vierbeiner auch kein grünes Pigment herstellen können! Oder blau, für diese Angelegenheit. Es stellt sich heraus, dass alle Farbvariationen, die wir bei Tetrapoden sehen, das Ergebnis unterschiedlicher Kombinationen von Ablagerungs- und Brechungsmustern derselben zwei Arten von Pigmenten sind: Schwarz und Gelb-Rot. Die Farbe eines Chamäleons ändert sich aufgrund schneller Formänderungen in feuerfesten Zellen in seiner Haut, nicht durch die schnelle Produktion oder Freisetzung eines tatsächlichen Pigments. Frösche sind aufgrund des Brechungsmusters von blauem Licht durch spezielle Zellen in ihrer Haut grün, die sich mit ihrem gelben Pigment vermischen.

    Die Farben der Vogelfedern werden ebenfalls durch Lichtbrechung erzeugt, jedoch durch einen anderen Mechanismus. Die Oberfläche von Federn hat mikroskopisch kleine Rippen, die geordnete Spuren bilden, ähnlich wie die Oberfläche einer CD. Der Abstand der Rippen und die Größe und Ausrichtung der enthaltenen Pigmentkörnchen bestimmen die leuchtenden Grün- und Blautöne der Federn (siehe Links in Referenz 2). Winzige Lufteinschlüsse in Federn können bei Vögeln zu Farbvariationen beitragen. Die Lichtbrechung ist auch für die Farbe der menschlichen Iris verantwortlich, die in tiefblaue oder grüne Farbtöne reichen kann. Ein weiteres Beispiel ist die himmelblaue Nase des Mandrills. Für eine Untersuchung der Art und Weise, wie Tiere verschiedene Farben erzeugen, siehe Referenz 1.

    Wie Sie sehen, stellt sich die Frage, warum Säugetiere nicht die Fähigkeit haben, eine Vielzahl von Farben in ihrem Fell zu erzeugen. Dies ist eine schwierige Frage, und bis wir Zeitreisen beherrschen – um die Evolution der Säugetiere zurückverfolgen zu können – werden wir die Antwort nicht mit Sicherheit wissen. Es ist jedoch interessant zu spekulieren, daher sind hier einige mögliche Erklärungen.

    Ich denke, der wichtigste Unterschied liegt in der Lebensweise der Säugetiere. Als Warmblüter sind sie ständig auf Nahrungssuche und bewegen sich viel. Auch wenn ein Tier die beste Tarnung hat, wird es, sobald es sich in Bewegung setzt, leichter erkannt. Im Gegensatz dazu können viele Amphibien und Reptilien lange Zeit bewegungslos sein, und hier hilft es mehr, wie ein Blatt in der Nähe auszusehen. Ich glaube, dass Säugetiere während der Evolution mehr "investiert" haben, um aktive Fluchtmechanismen zu entwickeln (z. B. wegzulaufen und sich in Höhlen zu verstecken), anstatt passive Tarntechniken zu entwickeln.

    Wissenschaftler glauben, dass die ersten Säugetiere relativ kleine, rattenähnliche Kreaturen waren, die Insekten fraßen. Ihre Lebensräume unterschieden sich wahrscheinlich in Bezug auf die Hintergrundfarbmuster von den Lebensräumen von Amphibien und Reptilien. Säugetiere haben natürlich ihren Ursprung an Land, während Amphibien niemals die Wasserquelle verlassen. Mehr Grün ist um Amphibien herum, und deshalb finden wir mehr grüne Amphibien.

    Im Gegensatz zu ihren frühen Vorfahren sind viele Säugetiere heute groß, und für sie spielt ein Größenfaktor eine Rolle bei der Bestimmung der Färbung. Wie wir von klassischen Statuen wissen, ist es schwierig, ein ganzes Säugetier mit einem Feigenblatt zu bedecken (aber für einen Frosch ist es durchaus möglich). Ein einfarbig grünes Säugetier würde in echten Lebensräumen eher auffallen als versteckt zu sein. Für ein großes Tier hilft es mehr, gesprenkelt zu sein, als grün zu sein.

    3. Die meisten Säugetiere, mit Ausnahme von Walen und Delfinen (die tatsächlich eine bläulich-grüne Färbung entwickeln können), sind von irgendeiner Form von Fell bedeckt. Wie Vogelfedern sind Säugetierhaare keratinisierte Strukturen, die sich weit von der Hautoberfläche erstrecken und aufgrund unterschiedlicher Muster der Pigmentablagerung während der Haarentwicklung unterschiedliche Farben haben können. Aber im Gegensatz zu Vogelfedern haben Säugetiere nicht die Fähigkeit entwickelt, in ihren wachsenden Haaren komplizierte Mikrostrukturen zu erzeugen, die das Licht so reflektieren, dass sie Grün erzeugen (vielleicht mit Ausnahme einiger weniger Arten wie der Afrikanischen Grünen Meerkatze, deren Fell kann auf der Rückseite verschiedene Gelb- bis Olivgrüntöne erreichen). Und vergessen Sie, die Hautfarbe nach Belieben wie ein Chamäleon zu ändern – das wird sowieso niemand unter Ihrem Fell bemerken.

    4. Denken Sie nun darüber nach, was Säugetiere brauchen, um sich gegen (Raubtiere) oder für (Beutejagd) zu tarnen. Die meisten Raubtiere sind tatsächlich andere Säugetiere, und die meisten Säugetiere haben kein gutes Farbsehen, daher ist es ihnen egal, ob ihre Beute grün ist oder nicht. Sie können Muster und Unterschiede in der Lichtintensität viel besser unterscheiden als in Farben. Das ist wahrscheinlich der Grund, warum die meisten Säugetiere Muster wie Flecken, Streifen oder Flecken auf ihrem Fell haben, die ihnen helfen, sich anzupassen.

    5. Warum gibt es grüne Vögel? Hier, so scheint es, war ein anderes evolutionäres Szenario am Werk. Durch die Fähigkeit zu fliegen, können Vögel den meisten Raubtieren entkommen, und es wird angenommen, dass sich auffällige Farben bei Vögeln eher zu Ausstellungs- und Paarungszwecken als zur Tarnung entwickelt haben. Dementsprechend haben Vögel ein außergewöhnliches Farbsehen, das dem des Menschen möglicherweise überlegen ist. Wenn man jedoch darüber nachdenkt, sind Vögel, die in Bodennähe leben und selten fliegen (und daher in Reichweite von Raubsäugern sind), häufig erdfarben und gesprenkelt, gestreift oder gefleckt, genau wie Säugetiere.

    6. Seltsamerweise gibt es tatsächlich eine Gruppe von Säugetieren, die grün ist – Dreizehenfaultiere. Dies scheint eine sekundäre evolutionäre Errungenschaft zu sein und resultiert aus dem Wachstum von Grünalgen in ihrem Fell (sie bewegen sich selten und waschen sich anscheinend nie). Vielleicht hilft ihnen das auch, sich in die Blätter einzumischen.

    Es scheint also, dass eine Kombination evolutionärer Kräfte (und Einschränkungen, die durch Säugetiermerkmale wie hoher Stoffwechsel und Pelzmantel auferlegt werden) den Mangel – oder besser gesagt die extreme Knappheit – grüner Säugetiere erklären können.

    Schließlich waren einige Wissenschaftler vom Fehlen grüner Säugetiere so enttäuscht, dass sie beschlossen, ihre eigenen zu erschaffen! Vor einigen Jahren fügte eine Gruppe von Forschern in Japan ein Gen, das für das grün fluoreszierende Protein (GFP) aus Quallen kodiert, in das Mausgenom ein, um Mäuse zu erzeugen, die bei blauem Licht hellgrün fluoreszieren. Das lange evolutionäre Warten auf grüne Säugetiere hat nun ein Ende. Ein atemberaubendes Bild von "drei grünen Mäusen" finden Sie in Referenz 3.

    Die Natur der Farbe in verschiedenen Tiergruppen, einschließlich Frösche.

    Wallin, M. 2002. Die Palette der Natur: Wie Tiere, einschließlich des Menschen, Farben produzieren. Biowissenschaften erklärt 1 (2),

    Einen Aufsatz über die Färbung von Vögeln finden Sie unter:

    Informationen zu Federn, einschließlich Farben, finden Sie unter:

    Für einen interessanten Artikel, der die Entdeckung der Erzeugung von schillernden Farbmustern in Pfauenfedern beschreibt, siehe:

    Zi, J., et al. 2003. Färbestrategien bei Pfauenfedern. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100 (22): 12576-78. http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi? tool=pubmed&pubmedid=14557541 .

    Die Erkenntnisse über Pfauenfedern werden hier auch mit einigen erstaunlichen mikroskopischen Bildern diskutiert:

    Für das Papier, das die Schaffung von grünen Mäusen beschreibt, siehe:

    Okabe, M., et al. 1997. "Grüne Mäuse" als Quelle für ubiquitäre grüne Zellen. FEBS-Briefe 407:313-19.


    Variabilität der Augenfärbung bei Mensch und Tier

    Die Augenfarbe bei Wildarten ist tendenziell fixiert, während Menschen und domestizierte Tiere mehrere Augenfarben aufweisen. Dr. Juan J. Negro, Hauptautor einer kürzlich veröffentlichten Hypothese in Grenzen in der Zoologie, führt uns durch, warum das so sein könnte.

    Wussten Sie, dass die Augenfarbe nur bei Menschen und ihren Haustieren variiert? Wilde Tierarten haben bis auf wenige Ausnahmen nur eine Art von Augenfärbung, sei es hell oder dunkel. Mit Augenfarbe meinen wir übrigens die die Pupille umgebende Iris, die immer dunkel ist und sich je nach Lichtverhältnissen schnell ausdehnt und zusammenzieht.

    Beim Menschen ist allgemein bekannt, dass die Palette der Augenfarben bemerkenswert groß ist. Unbekannt ist jedoch, wie und wann diese Variation in der Evolutionsgeschichte von entstanden ist Homo sapiens. Und dasselbe gilt für Haustiere, sowohl für Federn als auch für Felle. Es gibt blauäugige Hunde, Katzen, Pferde, Ziegen, Kamele und Lamas. Und einige dieser Arten haben auch gelbäugige Varianten.

    Insbesondere Katzenrassen zeigen eine bemerkenswerte Variation in der Augenfärbung. Bei den meisten Hausrassen ist Braun jedoch die Standardfarbe. Wie bei Haustieren in selektiver Zucht zu erwarten, begann die Entstehung und Fixierung von Varianten sowohl im Fell oder Gefieder als auch in der Augenfärbung durch das Rosinenpicken seltener Farbmutanten in den frühen Stadien der Domestikation im Neolithikum .

    Seltsamerweise können auch Augenfarbenvarianten für den Menschen erst vor kurzem (vor etwa 8.000 Jahren) gleichzeitig mit Sesshaftigkeit und Domestikation von Pflanzen und Tieren und nur (oder hauptsächlich) in Europa begonnen haben. Ab heute kann die Variation der Augenfarbe beim Menschen beschrieben werden als kontinuierlich, mit zahlreichen Schattierungen von sehr hellen Blautönen bis zu sehr dunklen Brauntönen.

    Bei Wildtieren und auch bei den Vorfahren von Haustieren variiert die Augenfärbung nicht. Die wenigen gemeldeten Fälle von Augenfarbenvariationen bei Wildarten, hauptsächlich bei Vögeln, entsprechen Veränderungen im Zusammenhang mit der Reifung mit dem Alter und einigen seltenen Fällen von Geschlechtsdimorphismus (wie bei bestimmten Entenarten wie der Tafelente). Aythia ferina).

    Vielleicht wurden blau- und grünäugige Individuen als Partner bevorzugt und hinterließen mehr Nachkommen, die ihre Augenfarbe in den Populationen verbreiteten.

    Vogelarten, bei denen die Erwachsenen leuchtend gelbe oder rote Augen haben, können in der Jugendphase eine dunklere, bräunliche Farbe haben. Dies scheint zu implizieren, dass bestimmte Farbtypen einige Zeit benötigen, bis das Individuum die notwendigen Pigmente ansammelt, die die endgültige Färbung des erwachsenen Auges liefern. Melanine sind übrigens für die Farbunterschiede in der Augenfarbe des Menschen verantwortlich: dunkle Augenfarben enthalten Eumelanin und Phäomelanin, grüne Augen enthalten hauptsächlich Phäomelanin und blaue Augen enthalten praktisch kein Melanin. Heute ist es möglich, blaue Augen durch einen chirurgischen Eingriff zu bekommen, bei dem Melanine aus der Iris entfernt werden. Und die erworbene Farbe ist dauerhaft, da das Melanin nie ersetzt wird.

    Sexuelle Selektion kann als treibende Kraft für die Variation der Augenfarbe bei domestizierten Arten verworfen werden, und die natürliche Selektion wirkt sich nicht so stark auf sie aus wie im Fall ihrer wilden Vorfahren. Aber was ist für den Menschen der Fall? Vielleicht ist es doch ein Fall von sexueller Selektion. Vielleicht wurden blau- und grünäugige Individuen als Partner bevorzugt und hinterließen mehr Nachkommen, die ihre Augenfarbe in den Populationen verbreiteten.

    Bei Wildtieren ohne Variation der Augenfarbe scheint dieses Merkmal adaptiv und durch natürliche Selektion fixiert zu sein. Es kann gut sein, dass alle darwinistischen Prozesse in Bezug auf die Augenfarbe am Werk wären: künstliche Selektion bei Haustieren, natürliche Selektion bei Wildtierarten und vielleicht sexuelle Selektion, als Menschen Bauern wurden.


    Sich erwärmende Meere könnten für manche Fische auch weniger bunt aussehen. Hier ist, warum das wichtig ist.

    Da die Erwärmung der Ozeane Fische in kühlere, tiefere Gewässer treibt, könnten die Farben, auf die sie zum Überleben angewiesen sind, schwerer zu erkennen sein. Ein nur 20 Meter tiefer Fall in der Wassersäule verwandelt diese Feuergrundel von prächtig zu gedämpft. Bildnachweis: Nazir Amin.

    Wenn die Meeresbiologin Eleanor Caves von der University of Exeter an ihre ersten Tauchgänge zurückdenkt, erinnert sie sich als erstes daran, dass die Farben unter Wasser verwischt erscheinen. The vivid reds, oranges, purples and yellows she was used to seeing in the sunlit waters near the surface look increasingly dim and drab with depth, and before long the whole ocean loses most of its rainbow leaving nothing but shades of blue.

    "The thing that always got me about diving was what happens to people's faces and lips," said her former Ph.D. adviser Sönke Johnsen, a biology professor at Duke University. "Everybody has a ghastly sallow complexion."

    Which got the researchers to thinking: In the last half-century, some fish have been shifting into deeper waters, and climate change is likely to blame. One study found that fish species off the northeastern coast of the United States descended more than one meter per year between 1968 and 2007, in response to a warming of only about one degree Celsius.

    Could such shifts make the color cues fish rely on for survival harder to see?

    Previous research suggests it might. Scientists already have evidence that fish have a harder time discerning differences in each other's hues and brightness in waters made murkier by other causes, such as erosion or nutrient runoff.

    As an example, the authors cite studies of three-spined sticklebacks that breed in the shallow coastal waters of the Baltic Sea, where females choose among males—who care for the eggs—based on the redness of their throats and bellies. But algal blooms can create cloudy conditions that make it harder to see, which tricks females into mating with less fit males whose hatchlings don't make it.

    The turbidity makes it harder for a male to prove he's a worthy mate by interfering with females' ability to distinguish subtle gradations of red or orange, Johnsen said. "For any poor fish that has beautiful red coloration on his body, now it's like, "Well, you're just going to have to take my word for it."

    From dazzling to drab: A reef trigger fish in the shallow coastal waters of the Indo-Pacific, and how it might look if it had to shift just 10 meters down in the water column to escape warming surface waters. Credit: Bernard Spragg.

    Other studies have shown that, for cichlid fish in Africa's Lake Victoria, where species rely on their distinctive colors to recognize their own kind, pollution can reduce water clarity to a point where they lose the ability to tell each other apart and start mating every which way.

    The researchers say the same communication breakdown plaguing fish in turbid waters is likely happening to species that are being pushed to greater depths. And interactions with would-be mates aren't the only situations that could be prone to confusion. Difficulty distinguishing colors could also make it harder for fish to locate prey, recognize rivals, or warn potential predators that they are dangerous to eat.

    In a study published April 21 in the journal Proceedings of the Royal Society B, Caves and Johnsen used mathematical models to determine what the colors of the underwater world might look like as fish in the uppermost layer of the ocean shift to new depths.

    They were able to show that while the surface waters may be bursting with color, descending by just 30 meters shrinks the palette considerably.

    "It's like going back to the days of black and white TV," Johnsen said.

    When sunlight hits an object, some wavelengths are absorbed and others bounce off. It's the wavelengths that are reflected back that make a red fish look red, or a blue fish blue. But a fish sporting certain colors at the surface will start to look different as it swims deeper because the water filters out or absorbs some wavelengths sooner than others.

    The researchers were surprised to find that especially for shallow-water species such as those that live in and around coral reefs, it doesn't take much of a downward shift to have a dramatic effect on how colors appear.

    From dazzling to drab: A reef trigger fish in the shallow coastal waters of the Indo-Pacific, and how it might look if it had to shift just 10 meters down in the water column to escape warming surface waters. Credit: Bernard Spragg.

    "You really don't have to go very far from the surface to notice a big impact," said Caves, who will be starting as an assistant professor at the University of California, Santa Barbara, this fall.

    Precisely which colors lose their luster first, and how quickly that happens as you go down, depends on what depths a species typically inhabits and how much deeper they are forced to go, as well as the type of environment they live in—whether it's, say, the shallow bays or rocky shores of the Atlantic, or a tropical coral reef.

    In clear ocean water, red is the first color to dull and disappear. "That's important because so many species use red signals to attract mates or deter enemies," Johnsen said.

    The team predicts that some species will be more vulnerable than others. Take, for instance, fish that can't take the edge off the heat by relocating toward the poles of the planet. Particularly in semi-enclosed waters such as the Mediterranean and Black seas or the Gulf of Mexico, or in coral reefs, which are stuck to the sea bed—these species will have no option but to dive deeper to keep their cool, Caves said.

    As a next step, they hope to test their ideas in the coral reefs around the island of Guam, where butterflyfishes and fire gobies use their vivid color patterns to recognize members of their own species and woo mates.

    "The problem is only accelerating," Caves said. By the end of this century, it's possible that sea surface temperatures will have heated up another 4.8 degrees Celsius, or an increase of 8.6 degrees Fahrenheit, compared to the 1896-2005 average.

    And while warming is happening faster at the poles, "tropical waters are feeling the effects too," Caves said.


    Why are male birds more colorful than female birds?

    Males are more colorful or ornamented than females in most, but not all, bird species. Understanding this phenomenon requires a basic grasp of the evolutionary forces that shape the behavior and morphology of individuals and species. Charles Darwin developed much of the theory that helps explain this. He proposed that traits promoting survival in individuals are favored by the process of natural selection, whereas traits that help the individuals of just one sex (usually the males) compete for mates are favored by sexual selection. Sexual selection is responsible for many of the features unique to one sex in a given species. These features can be divided into two general categories: those acting as weapons that allow males to fight for access to females (antlers on deer, for example) and those acting as ornaments that attract the attention of females, such as long tails on birds.

    Darwin concluded that color differences between sexes in birds (also known as sexual dichromatism) result largely from female preference for bright colors in males. This general rule has received much support since Darwin's time, but other influences have also been noted. For example, females of species that are exposed to predators while incubating tend to have dull colors, although both sexes may be brightly colored in species that nest in tree hollows because the females are less visible to predators. Color can also aid individuals in recognizing members of their own species. And in species that are not good to eat, colors can provide a warning to potential predators.

    Color is also used in contests between males over mates or resources such as territory. Conspicuous colors can help show that an area is already occupied and that the occupant is in good condition and prepared to fight. The red shoulder patch on red-winged blackbirds provides an excellent example. The patch is coverable and is shown to males and females of the same species but never to predators. Males who had their patch experimentally covered tended to lose their territories more often than did uncovered birds. Similar results have been shown in other species such as scarlet-tufted malachite sunbirds, confirming that the brilliant badges function primarily in male-male competition over territories.

    Some studies have shown that females use the brightness of a male's color as an important indicator of his health and vitality. House finches provide one of the best examples of this tactic. This species is monogamous and males exhibit orange or red in their crowns and elsewhere in their plumage. The extent and brightness of the color in individuals is directly related to carotenoid pigments that are picked up from high quality seed. Extensive field studies have shown that artificially brightened males were much preferred by females and that naturally brighter males were better at providing food to the female and her chicks. Not all plumage colors derive from diet, however. Blues and greens consist of structural pigments that are manufactured by the birds themselves. They, too, may provide good indicators of a bird's health and abilities, but this has not yet been clearly demonstrated.

    Researchers realized only quite recently that birds see a much wider range of color than people do. They even have colors in their plumage that are invisible to the human eye. Birds have four color cones in their eyes (compared to three in humans), which allow them to see the ultraviolet part of the color spectrum. Scientists using spectroradiometers to measure the extent of ultraviolet coloration have found that males in many apparently monochromatic species (those with similarly colored sexes, such as European starlings) in fact sport bright ultraviolet colors that females use extensively in their choice of mate.

    Males are usually the most colorful sex because females are more likely to be in short supply due to the extra work involved in incubation and chick rearing. Males must thus compete for the chance to mate with them. In an interesting twist, a handful of species are known to have reversed sex roles in which males incubate the eggs and females defend territories and fight amongst themselves for access to the males. These species provide the exceptions that prove the rule, because they demonstrate that the competitive sex is the one most likely to have bright colors. Phalaropes, sandpipers and button quail are good examples of species in which the females are more colorful.

    My recent study of eclectus parrots showed for the first time that bright colors can evolve in both sexes simultaneously. In this species the bright green males and red-and-blue females look so different that they were originally thought to be separate species. Our eight-year study in northern Australia, published in the July 22, 2005, issue of Science, demonstrated that the sex roles are not reversed--females incubate eggs and protect the young. The sexes differ where the females do not join the males in foraging for food and instead defend the nest hollow for up to 11 months each year. Each female relies on up to five males to supply all the food required by her and the chicks. Males face a higher predation risk from hawks while they are foraging, and their colors have evolved to blend in with the leafy foliage. Meanwhile, their shiny green stands out and appears very bright to other parrots against the wood at the nest hollow. In addition, the green is laced with ultraviolet pigments, which the parrots can see much better than predatory hawks can. Their colors are therefore a clever compromise between camouflage and showiness. The females, however, are under less predation pressure, and their red and blue appears as a long range signal to other females of their presence at the hollow.


    Why are birds, animals, and fish so much more colorful near the equator than farther away from it?

    The first thing to notice is that feathers and scales can be a wider variety of vibrant colors than hair can. So mammals may have exciting stripes and spots, but the bright colors are going to be on reptiles, birds, and fish.

    The truth is, as far as birds are concerned, we don't have reason to believe that there is a larger percentage of colorful birds in the tropics: https://www.asianscientist.com/2016/11/in-the-lab/bird-plumage-evolution-australia/

    There are just more species in total in the tropics, and so the total number of colorful bird species is greater.

    There are definitely more reptile species in the tropics and subtropics than in more poleward regions. I've seen no study comparing the percentage of them that are colorful, but the same general notion would apply either way---there are more species in total to be colorful. Though there certainly are some colorful species in temperate regions---like the Lacertids in Europe, which can be vibrant greens and blues, the Garter snakes and smooth green snakes of the USA, etc.

    I think you're primarily thinking of near-surface coral reefs.

    It's really just piggybacking the coral reefs. There happen to be these organisms which thrive in very low-nutrient, clear, shallow, warm water----creating diverse ecosystems. And within those diverse ecosystems, there will be a diversity of species all evolving bright colors for signaling things, because the bright colors can be seen in the clear, shallow, brightly lit water.

    But there are other aquatic environments in the tropics----more sediment-laden waters, murky rivers, mangroves, etc. and there are also highly oligotrophic (clear, low-nutrient) waters in temperate regions where you may find colorful fish like the tangerine darter.

    So is life in the tropics actually more colorful? I don't see that as an obvious conclusion. But the sheer total diversity of species in the tropics certainly allows for more possible expression in general.


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