Britisches Forscherteam zeigt, dass Schmetterlinge durch die Kombination aus unvorhersehbarem Flug und auffälligen Flügelmustern visuelle Täuschungen erzeugen. Diese optischen Effekte lassen angreifende Vögel Geschwindigkeit und Richtung falsch einschätzen, wie eine in Nature veröffentlichte Studie belegt.
Naturkundler standen lange vor einem Rätsel. Zwar fallen bunt gefärbte Schmetterlinge in der Luft sofort ins Auge, doch werden sie verhältnismäßig selten im Flug von Vögeln erbeutet. Eine Untersuchung von Wissenschaftlern der Universitäten Exeter und Essex liefert nun eine physikalische Erklärung für dieses Phänomen: Es ist keine bloße Glückssache, sondern das Ergebnis visueller Illusionen.
Täuschungsmanöver in der Luft und das Geheimnis der Streifen
Die Forscher fanden heraus, dass die auf vielen Schmetterlingsflügeln zu findenden Punkte und Streifen im Zusammenspiel mit dem taumelnden Flug das visuelle System von Fressfeinden täuschen. Wenn die Tiere fliegen, verformen sich ihre Flügel: Beim Aufschlag klatschen sie zusammen, beim Abwärtsströmen ziehen sie sich wieder auseinander. Dadurch verändern die Muster kontinuierlich ihren Winkel.
„Die Illusionsmuster interferieren mit dem grundlegendsten visuellen Zielsystem des Raubtiers und stören den finalen ballistischen Angriff.“
George Hancock, University of Exeter
Wenn ein Raubvogel erst einmal zum Stoß ansetzt, bleiben ihm nur wenige Millisekunden, in denen er den Kurs nicht mehr korrigieren kann. Die optischen Effekte sorgen nach Angaben der Forscher dafür, dass Vögel entweder gänzlich danebenschlagen oder lediglich weniger empfindliche Regionen wie den Schwanz oder die Hinterflügel treffen.
Der Barbiersäulen-Effekt und die Computermodelle der Forscher
Um das Phänomen zu entschlüsseln, verglichen die Ökologen das biologische Phänomen mit der bekannten optischen Täuschung einer rot-weiß gestreiften Barbiersäule. Bei dieser dreht sich der Zylinder zwar nur um die eigene Achse, die Muster erwecken jedoch den Eindruck einer Aufwärtsbewegung.
Der Durchbruch gelang Jolyon Troscianko, als er die Aufnahmesequenzen einer nach oben fliegenden Schmetterlingsart durch ein computergestütztes Vogelsichtmodell laufen ließ. Das Modell zeigte fälschlicherweise eine Abwärtsbewegung an.
„Zunächst überprüfte ich, ob ein Programmierfehler vorlag und ich Oben und Unten irgendwie vertauscht hatte, aber dann dämmerte es mir, dass dies ein perfekter Weg ist, angreifende Raubtiere zu verwirren.“
Jolyon Troscianko, University of Exeter
Das Team analysierte daraufhin die Muster von rund 400 europäischen Schmetterlingsarten. Dabei zeigte sich, dass Schwalbenschwänze besonders effektive Bewegungstäuschungen nutzen. Ihre charakteristischen, fadenförmigen Schwänze an den Hinterflügeln lenken Angriffe gezielt von lebenswichtigen Körperpartien ab. Häufig weisen gefundene Exemplare genau in diesen Bereichen Spuren verfehlter Schnabelhiebe auf.
Experimente mit Touchscreens und der Ausblick auf weitere Tierarten
Um die Wirksamkeit der Muster empirisch zu überprüfen, filmten die Wissenschaftler startende Insekten mit High-Speed-Kameras bei über 1.000 Bildern pro Sekunde. Anschließend traten 100 menschliche Testpersonen als simulierte Raubtiere an und versuchten, virtuelle Schmetterlinge auf einem Touchscreen zu fangen – ein Unterfangen, bei dem sie sich schwer taten. Zusätzlich ließ das Team über Computersimulationen mehr als 50.000 Flügelmuster evolutionär durchspielen. Die dabei entstehenden Designs glichen letztlich jenen in der Natur.
Die Forscher gehen davon aus, dass dieses Prinzip weit über Schmetterlinge hinausreicht. Die Untersuchung eröffnet nach Ansicht der Autoren völlig neue Wege, um die visuelle Wahrnehmung in der Tierwelt zu erforschen.
„Unsere Studie eröffnet uns einen genuin neuen Weg zur Analyse des Bewegungssehens, und wir glauben, dass Bewegungsverwirrung in der Natur weitaus verbreiteter ist als bisher angenommen – von den flatternden Flügeln von Vögeln bis hin zu den zuckenden Schwänzen von Eidechsen und Fischen.“
Jolyon Troscianko, University of Exeter
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