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Katzenaugen reflektieren Licht mehrmals: Deshalb können sie auch in der Dämmerung gut sehen. Bei Motten funktioniert das anders.
Es ist wieder einmal spät geworden, und ich gehe vom Bahnhof heim. Es wird schon dunkel, in der Dämmerung kann ich gerade noch die Bäume und Sträucher als tiefschwarze Flecken erkennen, die sich vom silbrig-grauen Himmel abheben. Ich schalte meine Handy-Taschenlampe ein. Da plötzlich: zwei kleine, leuchtende Punkte am Ende meines Weges. „Die Nachbarskatze“, denke ich – da sind die Punkte schon wieder verschwunden.
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Während ich nachhause stolpere und mich zum nächsten Lichtschalter taste, sobald ich angekommen bin, zieht sie los und nutzt eines ihrer wichtigsten Sinnesorgane, um die Nacht zum Tag zu machen, um zu jagen und zu fressen: ihre Augen. Denn anders als bei uns Menschen sind diese mit speziellen Lichtverstärkern ausgestattet, die sie in der Dämmerung sechs- bis achtmal besser sehen lassen als uns.
Ein Teppich, der leuchtet
Wie das genau funktioniert? Hauptverantwortlich dafür ist der sogenannte leuchtende Teppich – auch Tapetum lucidum genannt. Dieses Gewebe fungiert als Spiegel, der das einfallende Licht reflektiert und noch einmal durch die Netzhaut wirft, wodurch es zweimal genutzt wird. Dadurch wird selbst schwaches Licht gut verwertet, und die Nachbarskatze sieht in der Dämmerung besser als ich. Und: Ihre Augen haben geleuchtet, als ich sie mit meiner Taschenlampe angestrahlt habe, weil das Tapetum lucidum diesen Lichtstrahl gespiegelt hat.
Dazu kommt, dass sich in ihren Augen dreimal so viele lichtempfindliche Sinneszellen befinden wie bei mir: die Stäbchen, wie sie auch genannt werden, die bereits bei einer minimalen Menge an Restlicht aktiv werden. Sie helfen, Hell-Dunkel-Kontraste, Graustufen und Bewegungen zu registrieren. Während Katzen rund 600.000 Stäbchen pro Quadratmillimeter Netzhaut an der hinteren Wand des Auges aufweisen, sind es bei mir lediglich 200.000. Meine Nachbarskatze hat mich daher vermutlich lange, bevor ich sie gesehen habe, entdeckt, als ich den Weg entlanggekommen bin.
Von Schlitzen zu Tellern
Und noch etwas spielt eine Rolle, was auch gleich auf den ersten Blick zu sehen ist, wenn du in Katzenaugen schaust: die Pupillen, die von senkrechten schmalen Schlitzen zu kreisrunden Tellern werden, sobald es dunkler wird. Bei meiner Nachbarskatze in der Dämmerung waren sie vermutlich zur Gänze geöffnet: Bis zu 13 Millimeter Durchmesser sind möglich, während unsere Pupillen auf höchstens 7 Millimeter kommen. Für die Katze bedeutet das, dass ihre Augen mehr Licht aufnehmen können, weil dieses zuerst durch die Pupille muss, die – ähnlich wie die Blende eines Fotoapparates – als Schleuse dient. Danach wird es durch die Linse gebündelt, um schließlich auf der Netzhaut auf die Stäbchen zu treffen. Dort sind auch die Zapfen zu finden, die für das Farbensehen zuständig sind – in der Dämmerung sind diese bei ihr aber abgeschaltet, und die Nachbarskatze hat meine rote, gemusterte Jacke daher nur in Grautönen gesehen.
In Kombination mit der Anzahl der Stäbchen und dem Tapetum lucidum bewirkt die große Pupille, dass Katzen schon bei etwa einem Sechstel jener Lichtmenge sehen können, wie wir Menschen sie benötigen. Andere Tiere wie Hunde oder Rinder besitzen ebenfalls ein Tapetum lucidum, deren Sehvermögen bei Dämmerung kommt aber meist nicht an jenes der Katzen heran, weil zum Beispiel die Stäbchendichte auf der Netzhaut geringer ist.
Verfolgt von tausenden Einzelaugen
Auch Motten und andere Nachtfalter wie das Wiener Nachtpfauenauge (Saturnia pyri) haben ein Tapetum lucidum, das allerdings komplett anders funktioniert als jenes der Säugetiere. Das liegt daran, dass sie sogenannte Facettenaugen besitzen: tausende winzig kleine Einzelaugen, mit denen mich einige dieser Insekten am Nachhauseweg vermutlich ebenfalls beobachtet haben. Hinter diesen Einzelaugen liegen noch kleiner dimensionierte, mit Luft gefüllte Röhren, die in diesem Fall die Funktion übernehmen, das einfallende Licht ein zweites Mal zu reflektieren – deren Version des leuchtenden Teppichs also.
Einige Arten können sogar etwas, das die Nachbarskatze nicht kann: bei wenig Licht Farben sehen. Der Mittlere Weinschwärmer (Deilephila elpenor) etwa, ein olivgrüner Falter mit pinken Streifen, war weltweit das erste Tier, bei dem diese Fähigkeit im Jahr 2002 nachgewiesen worden ist. Verantwortlich dafür ist unter anderem, dass er mehr Zapfentypen im Auge besitzt als der Mensch, sowie die Art und Weise, wie er die Informationen dieser Farbrezeptoren verarbeitet. Heute ist das Farbensehen bei voranschreitender Dunkelheit von etwas mehr Tierarten wie auch einigen Falkenarten, Bienen oder Geckos bekannt. Der Mensch zählt nicht dazu: Wir sehen immer weniger Farben, je dunkler es wird. Wird das Licht schließlich generell zu schwach, sehen wir ebenfalls nur noch Grautöne.
So wie ich auf meinem Heimweg. Die Nachbarskatze wäre aber auch ohne Taschenlampe grau für mich gewesen – sie ist es nämlich so oder so.
Petra Tempfer nimmt dich alle zwei Wochen mit nach draußen in die Natur, in ihren Garten und zu allem, was da so lebt. Die zahlreichen, winzigen Einzelaugen der Insekten, die sich zu Facettenaugen formen, sind nicht nur fürs Dämmerungssehen ideal. Sie können auch mehr Bilder pro Sekunde verarbeiten als die Augen der Menschen. Was das damit zu tun hat, warum wir die lästigen Fliegen auf unserem Essen so gut wie nie erwischen, liest du hier in zwei Wochen.
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Infos und Quellen
Daten und Fakten
- Die Hauskatze (Felis catus) stammt von der ägyptischen Falbkatze ab, einer Wildkatze. Diese wurde vor tausenden Jahren sogar als Gottheit verehrt. Trotz Domestikation ist sie ein Raubtier geblieben und hat viele Eigenschaften ihrer wilden Stammform bewahrt. So lassen Katzen das Mausen nicht, auch wenn sie gut mit Futter versorgt sind und es eigentlich nicht nötig hätten, auf Nahrungssuche zu gehen. Ihrem Jagdinstinkt folgend, durchstreifen sie größere Reviere und fangen vor allem Haus- und Feldmäuse, aber auch kleine Vögel. (Naturschutzbund Deutschland)
- Der Mittlere Weinschwärmer (Deilephila elpenor) ist so bunt wie ein tropischer Schmetterling. Dabei lebt er in Österreich, Deutschland und der Schweiz und ist hier vor allem in feuchten Auwäldern, an Gräben und in Kiesgruben und mitunter auch in Gärten und Parkanlagen zu finden. Sein Körper und die Vorderflügel sind olivgrün mit rosa Streifen. Die Hinterflügel sind rosa mit einer dunkleren Basis. Spektakulär ist auch die Raupe: Sie misst ausgewachsen bis zu acht Zentimeter. Die vorderen Brustsegmente tragen Augenflecken, und das hintere Segment besitzt einen kurzen Dorn. Bei Gefahr richtet sich die Raupe auf und sieht dann aus wie eine kleine Schlange. Der Mittlere Weinschwärmer wird auch Elefantenfalter genannt. (Naturschutzbund Österreich)
- Das Wiener Nachtpfauenauge (Saturnia pyri) ist der größte Schmetterling Mitteleuropas. Seine Flügelspannweite beträgt zwischen 10,5 und 16 Zentimeter. Die Flügelfärbung des Falters verläuft von dunkelbraun am Außenrand bis weißgrau am Vorderrand. Auf den Vorder- und Hinterflügeln befindet sich jeweils ein Augenfleck mit schwarzem Zentrum. Rot und beige gefärbte, gewellte Linien befinden sich auf Vorder- und Hinterflügel. Männchen und Weibchen unterscheiden sich nicht in der Färbung. Eindeutiges Unterscheidungsmerkmal sind die stärker gekämmten Fühler der Männchen. Bei den Weibchen sind diese nur schwach gezähnt. (Naturschutzbund Steiermark)
- Das Tapetum lucidum ist eine Schicht im Auge, die für die optimale Ausnutzung des Lichtes bei Dunkelheit zuständig ist. Durch sie wird es möglich, bei Dämmerung und bei Nacht besser zu sehen. Bei Fleischfressern, Pferden und Wiederkäuern befindet sich das Tapetum lucidum zwischen den beiden Gefäßschichten der Aderhaut des Auges und hat eine charakteristische dreieckige bis halbmondförmige Form. Bei Katzen und Hunden besteht das Tapetum lucidum aus mehreren Schichten abgeplatteter Zellen (Tapetum cellulosum) und schimmert gelblich bis blaugrün. Die Farbvarianz kommt durch die regelmäßige Anordnung der Zellen und der intrazellulären Kristalle zustande. Bei Pferden und Wiederkäuern hingegen wird das Tapetum lucidum aus kompakt angeordneten Faserbündeln gebildet (Tapetum fibrosum). Meist schimmert bei diesen Säugetieren das Tapetum bläulich. Die unterschiedlichen Färbungen kommen durch die Kompaktheit der Faserbündel zustande, die das Licht in ihre Bestandteile zerlegen. (DocCheck Flexikon)
- Gerade bei fliegenden Insekten wie Libellen sind die Augen die deutlich dominantesten Körperteile – sie machen bis zu 90 Prozent der Kopffläche aus. Der Grund dafür liegt im Aufbau der Insektenaugen: Sie bestehen aus winzigen Einzelaugen, so genannten Ommatidien, die dicht nebeneinander liegen und zusammen ein großes Auge bilden. Biolog:innen sprechen auch vom Facettenauge. Diesen Augentyp findet man in unterschiedlichen Ausprägungen und Größen. Libellen und einige Fliegen besitzen zum Beispiel nicht nur die flächenmäßig größten Facettenaugen, sondern mit bis zu 28.000 Ommatidien in einem Auge auch die größte Dichte an Einzelaugen. Zum Vergleich: Ein Glühwürmchen hat gerade einmal 300 Ommatidien pro Facettenauge. Gegenüber den Linsenaugen des Menschen bieten Facettenaugen sowohl Vor- als auch Nachteile. Ein Vorteil liegt in der höheren zeitlichen Auflösung: Während ein menschliches Linsenauge maximal 60 Bilder pro Sekunde wahrnehmen kann, schaffen bestimmte fliegende Insekten bis zu 300 Bilder pro Sekunde – sonst wären die präzisen Flugmanöver gar nicht möglich. Ein weiterer Vorteil großer Facettenaugen ist das erweiterte Sichtfeld, das bei einigen Libellen und Fliegen fast 360 Grad beträgt – ein Rundumblick also. Menschen haben ein Sichtfeld von knapp 180 Grad. Ihre Schwäche haben die Facettenaugen in der räumlichen Auflösung; ein Manko, das durch die erhöhte zeitliche Auflösung aber teilweise ausgeglichen wird. (Welt der Wunder)
- Seit Jahrhunderten streiten sich Biolog:innen, wie sich die unglaubliche Vielfalt der Augen entwickelt hat. Diese Mannigfaltigkeit brachte den britischen Naturforscher Charles Darwin (1809–1882) sogar dazu, an seiner Evolutionstheorie zu zweifeln. Er vermutete, wie zahlreiche Forscher:innen noch heute, dass alle Augen auf ein einziges Urauge, auf einen Prototypen zurückzuführen seien. Andere Wissenschaftler:innen meinen indes, dass Augen etwa 40- bis 65-mal unabhängig voneinander entstanden seien, dass die Evolution das Auge wieder und wieder „erfunden“ habe. Paläontolog:innen und Morpholog:innen gelang es bereits vor Jahren, die wichtigsten Schritte der Augenevolution zu rekonstruieren. Mittlerweile haben Genetiker:innen und molekulare Entwicklungsbiolog:innen entdeckt, was sich auf der genetischen Ebene abspielte. Ihre Ergebnisse machten das Bild zwar klarer, doch selbst die modernen Methoden liefern Argumente für beide Positionen im Augenstreit. In diesem Punkt sind sich allerdings alle Kontrahent:innen einig: Die „Erfindung“ des Auges war ein Geniestreich. Ein Organismus, der sieht, ist blinden Artgenossen weit voraus: Diese Art der Fernwahrnehmung eröffnet die Möglichkeit, früher Nahrung oder Feinde wahrzunehmen als die anderen. (Bild der Wissenschaft)
Quellen
- Katzen bei Nacht: Das Geheimnis ihrer beeindruckenden Sehkraft im Dunkeln (VET Zentrum Zürich Letzigrund)
- Schwärmer, Spanner und Eulen: Einblicke in die nächtliche Falterwelt (Naturschutzbund Deutschland)
- Warrant, E. J.: Die bemerkenswerten Sehfähigkeiten nachtaktiver Insekten: Sehen an den Grenzen kleiner Augen und winziger Gehirne. Phil. Trans. R. Soc. B 372: 20160063, 2017.
- Warrant, E. J., Somanathan, H.: Colour vision in nocturnal insects. Phil. Trans. R. Soc. B 24, 377 (1862): 20210285, 2022.
- Wie funktioniert das Auge? (Gesundheitsinformation.de)
Das Thema in der WZ
Wer oder was mit dir nachts Party macht
Das Thema in anderen Medien
- Die Presse: Warum sehen manche Tiere in der Nacht mehr als Menschen?
- Geo.de: Warum leuchten Tieraugen im Dunkeln?
- Geo.de: Darum fliegen Motten immer zum Licht
- Planet Wissen: Das Katzenauge (mit Video)
- Science.ORF.at: So farbig ist die Welt mancher Tiere
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