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Kanarienvogel-Federn
Mikroskopische und chemische Untersuchungen

Text und Fotos: Norbert Schramm, Dresden

veröffentlicht im "Der Vogelfreund", 61. Jahrgang, April 2008

 
           
   

Die Vielfalt der Kanarienfarben übt auf mich schon lange eine große Faszination aus. Deshalb züchte ich seit mehr als 30 Jahren die verschiedensten Farbenkanarien; deshalb ist in den letzten Jahren der Wunsch gewachsen, mehr über die Gesetzmäßigkeiten der Vererbung zu erfahren. Ich wollte mehr wissen über die Farben der Kanarien und über deren Zustandekommen.

Die Melaninbildung wurde und wird sehr tief greifend und umfassend erforscht. Man weiß heute, dass es in der Natur Eu- und Phaeomelanine gibt, weiß wie diese entstehen und eingelagert werden und man kennt viele Gene, die diese Vorgänge steuern. Um zu diesen Erkenntnissen zu gelangen, sind viele chemische, biochemische und elektronen-mikroskopische Untersuchungen notwendig. Die Ergebnisse werden in der jeweiligen Fachliteratur veröffentlicht, die Untersuchungsprotokolle den Interessierten zugängig gemacht und sind in den Quellenangaben wissenschaftlicher Abhandlungen zu finden [1].

Leider wurden zur Erforschung der Melanogenese nie Kanarien verwendet. Trotzdem sind folgende Aussagen in fast jedem Kanarienbuch und in vielen Veröffentlichungen zu finden:

  • Die Färbung der Kanarien können durch Eu- und Phaeomelanine erzeugt werden.
  • Die runden, rot- bis hellbraunen Phaeomelanin-Körnchen sind in Laugen leicht löslich und die länglich-ovalen, schwarzen und braunen Eumelanin-Körnchen sind in Laugen schwer löslich.
  • Einige Kanarienfarbschläge sollen nur eine bestimmte Melaninform besitzen - nur Eumelanin oder nur Phaeomelanin oder nur bestimmte Anteile von beiden.
  • Die Melanine liegen nur in verringerter Anzahl vor, die ursprünglichen Melaninfarben sind „verdünnt”.
  • Melanine haben sich von einer Form in die andere umgewandelt oder transformiert.
  • Bestimmte Kanarienfarben werden einem veränderten Zellenbau der Feder zugeschrieben und dann als Strukturfarben bezeichnet.

usw. usw.

Ob diese Aussagen tatsächlich bei den Kanarienvögeln zutreffen, wurde nicht untersucht, vielmehr sind es Analogien aus den Erkenntnissen anderer Vogelarten oder gar Tiergattungen.

Ich habe deshalb mit eigenen und bescheidenen Mitteln die Kanarienfedern untersucht.

 
           
Chemische Untersuchungen  

In der Literatur wird beschrieben, das Eumelanin auch in 45%iger Lauge nicht oder nur sehr schwer löslich ist. Phaeomelanin hingegen bereits in 2%iger Lauge in Lösung geht.

Das musste doch nachzuvollziehen sein. Ich beschaffte mir deshalb 45%ige und 2%ige Kalilauge, Rückendeckfedern von Schwarz,- Braun-, Achat-, Satinet- und Phaeo-Kanarien und versetzte jeweils eine Feder gleicher Größe in je einem Reagenzglas mit der 45%igen Kalilauge, eine andere Feder mit der 2%igen Kalilauge.

Ich ließ die Federn so lange in der Lauge bis zum Anfang ihrer Zersetzung. Eine farbliche Änderung der Lauge konnte in keinem Fall beobachtet werden. Auch nicht bei Phaeo-Federn! Eine Erwärmung der in den Laugen schwimmenden Federn bis zum Siedepunkt ergab kein anderes Ergebnis.
Bedeutet das, dass kein leicht lösliches Phaeomelanin in der Kanarienfeder vorhanden ist?

Für einen weiteren Vergleich wiederholte ich den Versuch mit den rotbraunen Flankenfedern wildfarbiger Zebrafinken (Taeniopygia guttata). Nach wenigen Sekunden verfärbte sich die Kalilauge gelb, nach einigen Minuten orange! Sowohl mit 45%iger als auch mit 2%iger Kalilauge. Nach längerer Einwirkzeit der Laugen entfärbten sich die Flankenfedern des Zebrafinken fast vollständig.
Für die rotbraune Färbung der Zebrafinkenflanken wird in der Literatur das leicht lösliche Phaeomelanin verantwortlich gemacht!

Vollkommen unsicher geworden, entsann ich mich, das sich Eumelanine und Phaeomelanine auch in ihrer Granulatform unterscheiden lassen sollen. Dazu sind eigentlich elektronenmikroskopische Aufnahmen notwenig, aber wer hat schon dafür Möglichkeiten? Ich versuchte mit einem Lichtmikroskop zu mehr Erkenntnissen zu gelangen.

 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
           
Technische Voraussetzungen  

Ich beschaffte mir - Dank der Unterstützung des Lehrerkollegiums des Gymnasiums Dresden-Plauen - ein normales Mikroskop, eine elektronische Kamera mit dem entsprechenden Mikroskop-Tubus und einen Monitor (Bildschirm-Diagonale 33 cm).
Um die relative Vergrößerung der erzeugten Bilder feststellen zu können, wendete ich folgendes Verfahren an:

Zum Größenvergleich diente mir menschliches Kopfhaar. Ich legte für die Stärke des Haares den durchschnittlichen Wert von 0,06 mm fest. Auf dem Bildschirm konnte die Breite des Haares, und damit die relative Vergrößerung der einzelnen Okulare gemessen werden.

 
     
     
     
     
     
     
           
Untersuchungsmaterial  

Die zu untersuchenden Federn stammen von den Kanarien aus der eigenen Zucht und von Vögeln befreundeter Züchter. Dabei legte ich Wert auf gelb- und weißgrundige Vögel, da ich meine, das Federn dieser Vögel am ehesten das Melanin unverfälscht sichtbar machen. Nur zum Vergleich wurden auch Federn rotgrundiger Kanarien herangezogen.

Die heute existierenden Melaninkanarien entsprechen wohl nur noch sehr selten der ursprünglichen aufgetretenen Farbmutationen. Auch die heutigen Schwarzvögel - aus denen einige Farbmutationen entstanden - haben kaum noch einen Bezug zur ursprünglichen schwarz-braunen Melaninfärbung des Kanarengirlitzes. Um jedoch Vergleiche zwischen der ursprünglichen Färbung und der heutigen, veränderten, Färbung ziehen zu können, zog ich Federn des europäischen Girlitzes (S. serinus) heran.

In dieser ersten Untersuchung wurden Federn vom europäischen Girlitz und von Farbenkanarien mit den Melaninfarben Schwarz, Braun, Achat, Isabell, (Braun)Satinet, Schwarz -, Achat- und Satinet-Opal, Schwarz-Onyx sowie Aufgehellte in Rot und Gelb verwendet. Federn anderer Vogelarten wurden zum weiteren Vergleich ebenfalls herangezogen.

Um entsprechende Vergleiche zwischen den einzelnen Farbschlägen führen zu können, wurden nur Rückendeckfedern und Federn des Großgefieders (Schwanzfedern und/oder Flügelschwingen) verwendet. Von den Rückendeckfedern wurden die ausgewählt, die eine eindeutige Melanin-Strichelung in der Federmitte aufwiesen.

Untersucht wurden folgende Federteile:

  • Dunenäste und Dunenstrahlen der Basisdunen der Rückendeckfeder
  • Kiele des Großgefieders und der Rückendeckfedern in der Aufsicht und im Querschnitt
  • Lipochromhaltige und melaninhaltige Federäste der Rückendeckfedern in Aufsicht und im Querschnitt
 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
           
Untersuchungsmethoden  

Die o.g. Federteile wurden einzeln der jeweiligen Feder entnommen, auf einem Objektträger gelegt und mit Deckglas fixiert. Für einzelne kleinste Federteile und für eine Vergrößerung von ca. 1300 x wurde z.T. Fixieröl verwendet.

Querschnitte durch Federkiele und Federäste ließen sich nur mittels scharfer Schere herstellen (Quetschungen möglich), da der Versuch von Mikroschnitten an der Sprödigkeit der Federteile scheiterte (Absplitterungen).

Alle zu untersuchenden Objekte wurden nicht eingefärbt.

Betrachtet wurden die Objekte im Durchlicht und/oder Auflicht; Querschnitte nur im Auflicht. Die Einstellung mit der größtmöglichen Erkennbarkeit von Einzelheiten wurde fotografiert.

Die Fotos wurden auf einem Computer übertragen und ggf. nachbearbeitet. Dabei wurden lediglich Ausschnitte erstellt oder Hintergründe bearbeitet, um eine größtmögliche Aussage zu erleichtern. An Farbe und Kontrast der Bilder oder Bilderteile wurde nichts verändert.

Die technischen Voraussetzungen sind leider nur als recht einfach zu bezeichnen. Die Platzierung und die Bearbeitung feinster Federteile (mit bloßem Auge kaum sichtbar) auf dem Objektträger erwies sich als recht schwierig und erforderte ein hohes Maß an Geduld und Feinmotorik. Deshalb ist von den mehren hundert Bildern nur ein geringer Teil für eine Veröffentlichung geeignet und aussagefähig.

 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
           
Dunen   Die Dunenäste der Rückendeckfedern bestehen aus linear hintereinander angeordneten Zellen, die sichtbar Melanin eingelagert haben. Dabei sind die Zellwände stärker pigmentiert (Abb. 1).  
     

verschiedene Dunenäste

 

Die Dunenstrahlen sind mittels einer breiten Basis am Dunenast angesetzt. Aus dieser abgeflachten und farblosen Basis geht anschließend der eigentliche runde Teil des Dunenstrahls hervor, der deutlich durch viele Abschnitte unterteilt ist.

Jeder Abschnitt verdickt sich an seinem Ende, um mit dem nächsten Abschnitt wieder schmaler zu beginnen. Dadurch entstehen „Knoten”, die alleinig Melanine enthalten. Durch die regelmäßige Abfolge dieser Segmente entsteht eine „Grashalmstruktur” (Abb. 2).

 
   
   
   
 

Die Färbung der Knoten ist beim Girlitz, beim Schwarzvogel und beim Achatvogel ein tiefes Schwarz, bei Braun- und Isabellvögel ein Graubraun. Bei Achat- und Isabellvögel ist die farbliche Ausdehnung reduziert und es treten mehr oder wenig häufig farblose oder fast farblose Knoten auf.

In den von mir untersuchten Fällen haben Braun-, Achat- und Isabell-Kanarien kronenartige Spitzen am verdickten Ende der Knoten.

Lipochromfarben sind in allen Teilen der Dunen nicht feststellbar.

 
   

Bild 1: Dunenäste 1.300-fache Vergrößerung
v.l.n.r.: Schwarzvogel, Isabellvogel, Achatopal-Vogel

   
     

verschiedene Dunenstrahlen

   
         
         
         
         
         
         

Bild 2: Dunenstrahlen 1.300-fache Vergrößerung.
v.l.n.r.: schwarz-gelb; braun-gelb; aufgehellt gelb;
isabell-gelb; achatopal

         
         
Federkiele  

Bei den meisten Farbspielarten der Melaninkanarien sind die Federoberseiten dunkler gefärbt als die Federunterseiten. Das spiegelt sich auch in den Federkielen wieder. Bei unmutierten Melaninvögeln (hier Girlitz und Schwarz-Gelb) können die Federzellen der Federkieloberseiten nicht sichtbar gemacht werden (zu starke Melanineinlagerung?). Trotz erkennbarer Strukturen innerhalb der Färbung ist eine Unterscheidung von Melaninkörnchen auch bei 1300-facher Vergrößerung nicht möglich (Abb. 3).

 

Die Rindenzellen der Kiele sind meist fünf- bis sechseckig und erwecken den Eindruck einer Schlangenhaut. Die Fläche zwischen den Zellwänden ist, je nach Farbe der Kanarien, heller als die deutlich dunkleren Zellwände. Je nach Größe des Kieldurchmessers bilden mehr oder weniger viele Zellen in etwa gleicher Größe den Kiel.

Die Haken- und Bogenstrahlen des Großgefieders zeigen bei melaninhaltigen Vögeln eine unterschiedlich kräftige, aber immer deutlich sichtbare, Melaninfärbung, die naturgemäß bei den Aufgehellten fehlt. Eine Lipochromfärbung konnte in keinem Fall festgestellt werden (Abb. 4).

 

Die Querschnitte aller Kiele - auch die der Opal-Vögel - weisen alle die gleichen Merkmale auf. Den größeren Teil machen die hornfarbigen Markzellen aus. Die Rinde der Ober- und Unterseite sind deutlich dicker ausgebildet, als die Seiten. In der Rinde lassen sich im Querschnitt keine oder nur vereinzelt und dann geringe Strukturen feststellen. Deutlich ist jedoch doch die Farbe des Melanins feststellbar (Abb. 5).

 
     

Federkiele

   
   
   

Bild 3: Federkiele des Großgefieders 380-, 750- und 1.300-fache Vergrößerung
v.l.n.r.: Zellstruktur des Federkieles (Braun-Vogel); Federkiel Schwarz-Vogel; Federkiel Braun-Vogel
(bei den beiden rechten Bildern ist die stärker
 pigmentierte Seite die Federoberseite)

   
   
   
   
   
     

Haken- und Bogenstrahlen

   
   
   
   
   

Bild 4: links: Federast mit Haken- und Bogenstrahlen;
links: Girlitz (110-fache Vergrößerung);
Mitte: Girlitz Hakenstrahlen;
rechts: Schwarzvogel Bogenstrahlen
(beide 1.300-fache Vergrößerung)

         
         
         
         
           

Querschnitte durch Federkiele

         
         
         
         
         

Bild 5: Querschnitte von Federkielen des Großgefieders verschiedner Vogelarten
Oben links: Girlitz, Rinde der Federoberseite;
oben rechts: Isabell-Gelb, Rinde der Federoberseite
untere Reihe Querschnitte im Vergleich; v.l.n.r.: Hausrotschwanz, Wellensittich grau, Blaugenick-Sperlingspapagei, Rabenkrähe

         
         
         
         
         
Federäste und Federstrahlen  

Bei schlechten Vertretern der Schwarz- und Achatvögel mischt sich braunes (Phaeo)Melanin in einzelnen Federästen bei. Dieser nicht erwünschte Braunanteil ist meist im Flächenmelanin sichtbar und hat eine rötlich-braune Tönung. Ob es sich tatsächlich um Phaeomelanin handelt konnte ich mit meinen Methoden nicht feststellen.

In Basisnähe haben die Federäste relativ viel Melanin eingelagert. Zu den Astspitzen (Federaußenseite) hin nimmt die Konzentration des Melanins ab und das Lipochrom zu. Eine Ansammlung von Melaninen an der Astspitze konnte in keinem Fall - auch nicht beim Girlitz - festgestellt werden.

Lipochrome werden nur in den Rindenzellen der Federäste eingelagert. Das gilt sowohl für Aufgehellte als auch für Melaninkanarien (Abb. 6).

Die Federstrahlen der lipochromhaltigen Federäste haben bestenfalls nur an der Basis Lipochrome eingelagert. Zur Färbung der Feder sind die Federstrahlen deshalb nur in geringem Umfang beteiligt.

 
     

Federäste

   
   
   
   
   
   
   

Bild 6: Rückendeckfederäste eines Schwarz-Rot-Vogels (750-fache Vergrößerung)
v.l.n.r.: lipochromhaltiger-, braun(phaeo)haltiger-, schwarzhaltiger Federast

   
         
         
Der Sonderfall Opal  

Bei klassischen Melaninkanarien sind die Rindenzellen der Federoberseite kräftiger gefärbt als die Rindenzellen der Federunterseite.

Im Gegensatz dazu finden sich in den melaninhaltigen Federteilen der Opalvögel große punktförmige Melaninansammlungen. Ob es sich dabei um Makromelanosome (Melanosom = Pigmentkörnchen) oder um eine Konzentration vieler kleiner Melanosome handelt, kann lichtmikroskopisch nicht festgestellt werden.

Diese „Melaninballungen“ finden sich vor allem in der Rinde der Federunterseiten und nur wenige in der Rinde der Federoberseite. Die Räume zwischen den Melaninballungen sind nur schwach oder gar nicht mit Melanin gefärbt.

Eine Änderung des Federbaues (Federstruktur), also der Federzellen, konnte ich nicht feststellen.

Im Zuge meiner züchterischen Versuche erzielte ich auch Satinet-Opal-Vögel. Diese weisen visuell im Phänotyp keinerlei Melanine auf (auch nicht im Untergefieder), haben hellrote Augen und gleichen demnach „Inos“. Dennoch fand ich in den Federn dieser Vögel ähnliche Melaninballungen wie bei den Schwarz- und Achat-Opal-Vögeln. Die Anzahl dieser Melaninansammlungen ist allerdings wesentlich geringer und sie haben eine hellbraune Färbung (Abb. 7).

Die untersuchten Federn der Onyx-Kanarien zeigten ebenfalls Melaninballungen. Jedoch sind diese wesentlich kleiner als die der Opal-Vögel und sowohl in der Rinder der Federoberseite als auch in der Rinde der Federunterseite zu finden. Zwischen diesen Melaninkonzentrationen sind Melanine flächig eingelagert, wie es auch bei den klassischen Melaninkanarien zu sehen ist.

 
     

   
   
   
   
   

Bild 7: Opal- und Onyx-Federn
oben v.l.n.r.: Rückendeckfedern von:
Achat-Opal rezessivweiß, Federoberseite;
dsgl. Federunterseite;
Satinet-Opal gelb
unten v.l.n.r.: Querschnitt durch Kiel einer Rückendeckfeder Achat-Opal rezessivweiß;
Oberseite einer Rückendeckfeder Schwarz-Onyx;
Querschnitt Rückendeckfeder Satinet-Opal gelb.

   
   
   
   
   
   
   
     
     
           
Allgemein gültige Erkenntnisse der Untersuchungen      
   
  1. Lipochromfärbung tritt verstärkt in den Rindenzellen auf. In einigen Federteilen treten sie gemeinsam mit Melaninen auf.

  2. Melaninfärbung konnte grundsätzlich nur in den Rindenzellen der Kiele und Äste festgestellt werden. Die Markzellen der Federkiele und -äste haben eine hornfarbene Färbung und weisen keine Lipochromfärbung auf.

  3. Melaninpigmentkörner sind visuell und lichtmikroskopisch nicht erkennbar.
    Demzufolge ist eine Unterscheidung von länglichen Eumelaninkörnchen und/oder runden Phaeomelaninkörnchen nicht möglich. Man kann jedoch an Hand der sichtbaren Färbung Rückschlüsse ziehen, ob es sich um schwarzes oder braunes Melanin handelt.

  4. Vorhandene Melaninmengen lassen sich nicht bestimmen. Bestenfalls lässt sich die Farbtiefe - schwarz oder grau, braun oder hellbraun ... - bestimmen.

  5. Bei Opal- und Onyx-Vögeln sind relativ große Melaninballungen deutlich sichtbar. Diese Ballungen finden sich bei Opalvögeln verstärkt auf der Federunterseite. Eine Änderung des Federaufbaues (Bau der Federzellen) konnte nicht festgestellt werden.

 
Schlussfolgerungen  
  • In der ornithologischen Literatur wird das Zusammenspiel von melaninhaltigen Markzellen und lipochromhaltigen Rindenzellen zur Erzeugung verschiedener Farben erwähnt [2]. Als markantes Beispiel wird sehr häufig die Entstehung der verschiedenen Farben beim Wellensittich (Melopsittacus undulatus) angeführt. Danach sollen melaninhaltige (schwarze) Markzellen und gelb gefärbte Rindenzellen das Grün des Wellensittichs erzeugen. Je nach Wegfall der einen und/oder anderen Farbkomponente in Mark und/oder Rinde sollen blaue, gelbe und weiße Wellensittichfarben entstehen.
    Offensichtlich hat noch nie jemand diese Aussage nachgeprüft, sonst wäre recht schnell erkannt worden, dass es in keiner Feder melaninhaltige Markzellen gibt. Ich habe eine ganze Reihe von Federn der verschiedenen Vögel mittels Lichtmikroskop untersucht und niemals melaninhaltige Markzellen in den Federn finden können – auch nicht beim Wellensittich!

  • Da die Melaninart weder visuell noch mittels Lichtmikroskop feststellbar ist, ist es aus meiner Sicht nicht exakt von Eu- und Phaeomelanin zu sprechen. Wir sollten ganz allgemein von schwarzem, braunem, rotbraunem ... Melanin sprechen.

  • Die Ursache für unsere Vögel mit „verdünntem” Melanin - Achat und Isabell - kann sehr verschieden sein. Zum einen kann die Anzahl (Dichte) der Melaninkörnchen reduziert sein - was aber lichtmikroskopisch nicht feststellbar ist - zum anderen kann die Tönung der Melaninkörnchen aufgehellt sein (anthrazit, grau, hellbraun …).

  • Im Zusammenhang mit Opal-Vögeln sollte nicht von einer „Strukturfarbe“ gesprochen werden, da eine Strukturänderung (Änderung des Federaufbaues) nicht festgestellt wurde.
    Optisch betrachtet bewirkt die Melaninkonzentration - mit den dazwischen liegenden melaninfreien Bereichen - das Gleiche, wie eine gleichmäßige Verteilung einer geringeren Anzahl „normaler“ Melaninkörnchen – nämlich eine Melaninaufhellung. Schwarzes Melanin wird zu Grau, graues Melanin zu Hellgrau, braunes Melanin zu Hellbraun „verdünnt“.
    Die melaninarm gewordenen Federzellen der Federoberseite liegen somit auf einem dunklen Untergrund und reflektieren so einen erhöhten Anteil blauen Lichtes (ähnlich wie bei einem Spiegel oder einer Wasseroberfläche). Daraus resultiert der blaue Schimmer grauer bis hellgrauer Melanine auf der Federoberseite. Mit dem oft in diesem Zusammenhang verwendeten „Tyndall-Effekt“ bei Opal-Kanarien hat das nichts zu tun. Dieser Effekt der Lichtstreuung entsteht in kollioden Lösungen, also Lösungen feinster verteilter Teilchen in einem ansonsten farblosen Medium. Wir kennen das z. B. als Sonnenstrahlen oder Scheinwerferkegel im Nebel.

 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
   

Es ist für mich sehr überraschend, dass bisher noch keine mikroskopischen Bilder über die Färbung der Kanarienfedern veröffentlicht wurden, obwohl bereits mit ähnlich primitiven Mitteln wie ich sie anwendete, einige Aussagen zu treffen sind. Ich kann nur hoffen, dass ich mit dieser Veröffentlichung einen Stein ins Rollen bringe und andere Zuchtfreunde oder gar Wissenschaftler sich dieser Thematik zuwenden.

 

Literatur

[1] Onsman, I.: In Quest of Events Leading to Pigmentary Disorders in Several Mutants of the Budgerigar (Melopsittacus undulates); a Light- and Electronmicroscopical Survey. MUTAVI Research & Advies Groep. http://www.euronet.nl/users/hnl/pigment.htm [Stand: 29.12.2003].

[2] Frank, F.: Die Färbung der Vogelfeder durch Pigment und Struktur. In: Journal für Ornithologie, Heft 3, 1939.

 
           
©  Norbert Schramm