Eine Welt voll Farben

von Fanny Petibon, PhD Studentin an der UZH

Farben umgeben uns. Überall und ständig assoziieren wir Farben mit Bedeutungen in unserem täglichen Leben. Gelb mit Gelassenheit; Rot mit Liebe, Wut und Leidenschaft; Grün mit Hoffnung und Natur; Weiß mit Frieden. Könnten Sie sich nun eine Welt in Schwarz und Weiß vorstellen?
Für manche Tiere ist dies der Fall. Sie interpretieren die Welt auf der Basis einer Grautonskala. Andere Lebewesen können nur einige wenige Farben wahrnehmen. Noch überraschender ist, dass manche Tiere zum Beispiel Schwarz wahrnehmen, wenn sie Rot sehen.
Was sind Farben überhaupt? Warum kann die Wahrnehmung von Farben unterschiedlich sein? Welche Rolle spielen Farben für das Funktionieren des Ökosystems? Warum ist ihre Vielfalt für die Erhaltung der biologischen Vielfalt von entscheidender Bedeutung?

Warum sind Umweltwissenschaftler an Farben interessiert?

Was ist Licht?
Farbe ist Licht. Licht besteht aus verschiedenen Energien, die Wellenlängen genannt werden. Farbe ist Energie. Die Wechselwirkung von Licht ist ein faszinierendes Phänomen: Je nach Material und Geometrie des wechselwirkenden Objekts wird Licht entweder absorbiert, reflektiert, gebrochen und/oder abgelenkt. Die Summe der verbleibenden Energie, die unser Auge erreicht, ist die Farbe, die wir wahrnehmen. Farben ergeben sich also aus physikalischen und chemischen Phänomenen. Es gibt in der Natur ebenso viele Möglichkeiten Farben zu erzeugen wie Farbnuancen. Tausende von Molekülen können für Farben verantwortlich sein. Sie werden als Chromophoren oder allgemeiner als Pigmente bezeichnet und bilden eine breite und vielfältige Familie von Verbindungen. Diese Verbindungen beinhalten nicht nur natürliche Pigmente, welche beispielsweise für das Grün des Waldes verantwortlich sind, sondern auch synthetische Farbstoffe die zum Beispiel Lebensmittel, Kleidung oder Möbel färben. In der Pflanze erfüllen Pigmente ausserdem grundlegende und lebenswichtige Funktionen: Sie ernten und speichern Energie, schützen vor Umwelteinflüssen und kommunizieren mit der äußeren Umwelt. Die Überwachung der Pigmententwicklung in Pflanzen über ein Jahr hinweg hilft den Gesundheitszustand von Pflanzen zu erkennen, zu verstehen wie Pflanzen mit ihrer Umwelt interagieren und welche Strategien Pflanzen als Reaktion auf Umweltveränderungen wie z.B. Erwärmung verwenden.

Wie können wir die Farbe einfangen?

Spektrometer sind optische Geräte, die es ermöglichen Wellenlängen (Lichtenergie) zu messen. Einerseits werden Pflanzen von Wissenschaftlern auf dem Feld gesammelt. Im Labor werden dann die einzelnen Farbverbindungen extrahiert, ähnlich wie bei der Tee Zubereitung und schliesslich werden die Verbindungen identifiziert und quantifiziert. Andererseits bieten Fernerkundungstechnologien die Möglichkeit, Spektrometer mit Drohnen, Flugzeugen und Satelliten zu fliegen, um so Gigabits an Spektraldaten eines Geländes vom Himmel aus aufzunehmen. In meiner Forschung versuche ich, diese beiden Ansätze zusammenzuführen, um ein besseres Verständnis dafür zu erhalten, was uns Pigment über Walddynamik lehren können.

Sind Sie bereit die Ärmel hochzukrempeln, um Lichtsignale zu messen, Farben zu extrahieren und dabei den Wissenschaftlern zu helfen das Geheimnis des Lichts zu lösen? Bei einer Tasse Tee und einem Stück Schokolade werden Sie in diesem Busk eingeladen in ein farbenfrohes Abenteuer einzutauchen, in welchem sie farbenprächtige Ökosystemleistungen erforschen können.