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Nanostrukturen: Der Blaupunktrochen produziert ein einzigartiges Blau

Blaupunktrochen sind eher scheue Meeresbewohner, doch von Tauchern gesuchte Fotoobjekte – dank ihrer blauen Punkte. Erstmals wurde untersucht, wie sie diese Farbe erzeugen.
Der Blaupunktrochen ist ein Knorpelfisch mit zahlreichen strahlend blauen Punkten auf der grauen Haut. Hier schwimmt er durch ein Korallenriff, das vom Licht eines Fotografen beleuchtet wird.
Blaupunktrochen sind begehrte Fotoziele für Taucher – wie hier im Roten Meer.

In der Natur kommt Blau selten vor und muss von Tieren und Pflanzen aufwändig hergestellt werden, denn es ist kein Pigment, sondern eine Strukturfarbe. Der Blaupunktrochen (Taeniura lymma) bildet da keine Ausnahme. Und da sich seine namensgebenden Punkte auch bei Betrachtung aus unterschiedlichen Winkeln immer im gleichen strahlenden Blau zeigen, waren Forscher besonders an der Struktur der verantwortlichen Hautzellen interessiert. Und tatsächlich erzeugt der Fisch seine charakteristischen Merkmale auf einzigartige Weise, wie ein Team um Mason Dean von der Universität Hongkong berichtet. Es erinnerte die Arbeitsgruppe ein wenig an die Perlen von Bubble Tea, die in der Flüssigkeit lagern.

Dean und Co durchleuchteten die Haut der Tiere mit Hilfe von Mikrocomputertomografen, Raster- und Transmissionselektronenmikroskopen, um die »feingliedrige Architektur« der Haut zu entschlüsseln, wie sie schreiben. Die Rochen verfügen über einzigartige Hautzellen mit einer stabilen dreidimensionalen Anordnung von nanoskaligen Kugeln, die wiederum reflektierende Nanokristalle enthalten. Die Größen der Nanostrukturen und ihre Abstände entsprechen einem Vielfachen der Wellenlänge des blauen Lichts, weshalb sie speziell blaue Strahlung reflektieren.

Die Anordnung der Kugeln sorgt dafür, dass das Blau immer gleich erscheint, egal aus welchem Blickwinkel man die Haut betrachtet. Eine dicke, melaninhaltige Schicht unter diesen Zellen absorbiert wiederum alle anderen Farben, was zu einer extrem hellen blauen Haut führt. Erst beide Zelltypen zusammen sorgen für die Intensität der Farbe. Obwohl die blauen Flecken für unser menschliches Auge sehr auffällig erscheinen, helfen sie dem Fisch bei der Tarnung. »Im Wasser dringt Blau tiefer ein als jede andere Farbe und hilft den Tieren, mit ihrer Umgebung zu verschmelzen«, erklärt Dean in einer Mitteilung. Dies gelte besonders, wenn das Tier schwimmt oder schnell mit wellenförmigen Flossenschlägen manövriert.

Als Nächstes möchte die Arbeitsgruppe – die zudem auf Anwendungen des Blaupunktrochenprinzips in der Farbindustrie hofft – den Blauhai untersuchen. Erste Analysen deuten an, dass er auf ganz andere Mechanismen setzt als der Rochen, um seine Blautöne zu erzeugen.

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  • Quellen
Advanced Optical Materials 10.1002/adom.202301909, 2024

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