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Außer den Vögeln haben keine anderen derzeit auf der Erde vorkommenden Lebewesen Federn, und die können sehr spektakulär aussehen. Gebildet werden sie von der äußeren Haut und sie bestehen überwiegend aus Keratin. Sind sie einmal voll entwickelt, handelt es sich bei Federn um leblose Strukturen, die große Teile des Vogelkörpers bedecken. Je nachdem, in welchem Bereich sie wachsen und welche Funktion sie erfüllen, werden sie in unterschiedliche Federtypen eingeteilt.

Obgleich es dabei einige Unterschiede gibt, liegt fast allen Federn ein übereinstimmender Bauplan zugrunde: Sie bestehen aus einer dünnen hohlen Röhre, deren unteres Ende in der Haut steckt. Weiter oben liegen seitlich an dieser Röhre die unterschiedlich breiten und sehr flachen Federfahnen. Sie sind jene Bereiche der Feder, die sich aus den einzelnen kleinen Federästen und deren Bestandteilen zusammensetzen.

Zu den speziellen Federvarianten gehören die Haarfedern, die gewissermaßen die Wimpern der Vögel darstellen; sie haben keine Fahnen. Die Dunen liegen direkt am Körper, sind buschig und dienen quasi als „Unterwäsche“. Von außen sichtbar sind hauptsächlich die Konturfedern. Zu ihnen gehören die den Rumpf (und die Dunen) bedeckenden Körperfedern, die Deckfedern (kleinere Federn an den Flügeln und am Schwanz) sowie die Schwungfedern (die „Tragfläche“ an den Flügeln) und die Steuerfedern, die den Schwanz bilden.

Bei vielen Vogelarten sind die Konturfedern farbig. Das heißt, sie bestehen nicht nur aus Keratin, sondern enthalten darüber hinaus Farbstoffe. Diese Farbstoffe absorbieren das auf die Federn treffende Licht in jeweils für sie charakteristischen Wellenlängenbereichen, woraus sich die damit verbundenen Farbeindrücke ergeben.

In manchen Fällen sind jedoch keine chemischen Verbindungen für das prächtige Aussehen verantwortlich, sondern winzige Strukturen, die das Licht in besonderer Weise brechen beziehungsweise reflektieren. Hierbei spricht man von Strukturfarben.

Für schwarze, graue und braune Farbtöne im Gefieder der Vögel sind Melanine verantwortlich. Obwohl diese Pigmente der Wissenschaft schon recht lang bekannt sind, konnte ihre exakte Struktur bisher nicht geklärt werden. Somit wird ihr Aufbau weiter erforscht

In die Federn zahlreicher Vogelarten sind darüber hinaus Carotinoide eingelagert. Durch ihr Vorhandensein entstehen Federfarben, die von gelblich über orange bis rot reichen. Daneben können Porphyrine rote Farbeindrücke hervorgerufen, sie wurden unter anderem schon in einer wissenschaftlichen Publikation aus dem Jahr 1938 beschrieben.[1]

Einige Farbstoffe wurden bei bestimmten Vögeln erstmals nachgewiesen und sind nach ihnen benannt. Hierunter fallen der kupferhaltige rote Farbstoff Turacin, der bei → Turakos (Musophagiformes ) gefunden wurde, und der gelbe Farbstoff Psittacin, der in Papageienfedern vorkommt. Er ist beispielsweise beim → Wellensittich (Melopsittacus undulatus) für das leuchtend gelbe Gesicht verantwortlich.

Weil in manchen Federn winzige Hohlräume oder andere kleine Strukturen eingeschlossen sind, können diese das auf sie treffende Licht in spezieller Weise brechen oder reflektieren. Dabei hängen die jeweiligen Eigenschaften unter anderem von der Form beziehungsweise Position der Miniaturstrukturen ab. Auf diese Weise können Reflexion und Brechung Farbeindrücke entstehen lassen, allen voran die Blaufärbung in den Federn etlicher Vogelarten, unter ihnen der → Eisvogel (Alcedo atthis).

Das bedeutet: Alle blauen Vogelfedern enthalten keine blauen Farbstoffe, sondern erstrahlen nur dank der physikalischen Effekte in ihrer jeweiligen Farbe.

Vereinen die Federn Farbpigmente und Strukturfarben, können daraus weitere Farbeindrücke resultieren – ganz so, als würde ein Künstler seine Ölfarben mischen.

Grüne Nuancen entstehen zum Beispiel bei → Papageien (Psittaciformes), indem gelbe Farbstoffe gemeinsam mit der Strukturfarbe Blau wirken. Somit enthalten die Papageienfedern einerseits winzige Hohlräume und andererseits Farbstoffe. Neben den gelben Pigmenten können dies auch Melanine sein. Je mehr Melanine enthalten sind, desto dunkler wirkt das Grün.

Violett kann aus einer Mischung roter Farbpigmente und der blauen Strukturfarbe entstehen. Weiße Federn enthalten hingegen keine Farbpigmente und ihre speziellen physikalischen Eigenschaften sorgen dafür, dass wir sie als weiß und nicht als transparent wahrnehmen.

Bei einigen Vogelarten liegt ein metallischer Glanz auf den Federn, der noch dazu je nach Betrachtungswinkel zu anderen Farbeindrücken führt. Prominente Beispiele für Vögel, bei denen sich das beobachten lässt, sind der → Pfau (Pavo cristatus) und die → Kolibris (Trochilidae).
Zurückzuführen ist diese besondere Eigenschaft ihrer Federn auf spezielle Nanostrukturen in den Zellen, die sich in den sogenannten Hakenstrahlen befinden. Jene Nanostrukturen sind kristallähnliche Miniaturgebilde, die in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel manche Wellenlängenbereiche des Lichtes verstärken können. Für uns wirkt es so, als würden die Federn in jenem Farbbereich metallisch glänzend aufleuchten.


Jüngst konnten Forschende nachweisen, wann sich diese besonderen Nanostrukturen in den Vogelfedern im Laufe der Entwicklungsgeschichte gebildet haben.[2] Für die Materialforschung sind diese Studienergebnisse von besonderem Interesse.

Ihr wollt mehr über Vögel und ihr Federkleid wissen? Dann schaut doch mal in unser kostenloses → Lernangebot Vögel. Autor Thomas Gerl widmet sich darin unter anderem dem Aufbau und der Funktion der Vogelfedern.