Fluoreszenz bei Reptilien

Einige Reptilien und Amphibien haben eine fluoreszierende Färbung. Eine fluoreszierende Farbe absorbiert Licht bei einer kürzeren Wellenlänge und emittiert Licht bei einer längeren Wellenlänge. Das unterscheidet sie von normalen Farben, die Licht bestimmter Wellenlängen nur Reflektieren oder Streuen, aber nicht “Aufnehmen” und auch nicht “Verändern”. Besonders eindrücklich ist Fluoreszenz, wenn UVA-Strahlung, die für uns Menschen unsichtbar ist, absorbiert wird und dann blau bis grünes Licht emittiert wird. Man strahlt mit einer Taschenlampe mit “unsichtbarem Licht” auf ein Reptil und das Reptil beginnt scheinbar “von sich aus” zu leuchten.

Den Effekt kennt man auch von “Schwarzlicht”beleuchtung, die als Effekt in manchen Clubs eingesetzt wird. Beim Menschen fluoreszieren dann Zähne oder Kleidung aus weißer Baumwolle.

Bei Reptilien sind mir drei Varianten der Fluoreszenz bekannt [1217Prötzel, D., Heß, M., Schwager, M., Glaw, F., & Scherz, M. D. (2021). Neon-green fluorescence in the desert gecko pachydactylus rangei caused by iridophores. Scientific Reports, 11(297).]:

• Knochen fluoreszieren bei allen Wirbeltieren. Bei einigen Kröten, Geckos und Chamäleons scheinen knöcherne Strukturen durch die Haut und können mit UVA-Licht sichtbar gemacht werden.
• Bei Amphibien gibt es chemische Substanzen in der Lymphflüssigkeit, die fluoreszieren.
• Kürzlich wurde bei Geckos eine kristalliner fluoreszierender Farbstoff in der Haut entdeckt 1217.

Ich bin sehr skektisch, ob der Effekt der Fluoreszenz durch Knochen bei Reptilen für die Tiere praktische Relevanz hat. Damit Reptilien und Amphibien diese Fluoreszenz sehen können, muss das emittierte Fluoreszenzlicht heller sein als das normal reflektierte Licht. Bei einer Beleuchtung mit reiner UVA-Strahlung ist das der Fall: Das emittierte grüne Fluoreszenzlicht ist automatisch heller als das reflektierte grüne Licht, weil es ohne einfallendes grünes Licht kein reflektiertes grünes Licht gibt. In der Natur ist in den allermeisten Situationen das Licht im blau-grünen Spektralbereich sehr viel heller als die UVA-Strahlung. Das Fluoreszenzlicht ist zusätzlich immer schwächer als die anregende UVA-Strahlung. Vor dem Hintergrund des hellen sichtbaren Lichts kann das sehr schwache sichtbare Fluoreszenzlicht nicht wahrgenommen werden.

Links: Wenn alle Farben auf den inneren Teil der Blütenblätter von Topinambur treffen, werden rot, organge, gelb und UVA reflektiert. Der Mensch nimmt das reflektierte Licht als gelb whar, ein Reptil als Gelb+UVA.
Rechts: Wenn alle Farben auf Knochen fallen, werden alle Farben reflektiert. Zusätzlich wird ein kleiner Anteil des UVA in blau-grünes Licht umgewandelt. Sowohl Mensch als auch Reptil nehmen das Licht als weiß (=alle Farben) wahr.

Rechts: Wenn nur UVA-Licht auf Knochen fällt, wird UVA reflektiert. Zusätzlich wird ein kleiner Anteil des UVA in blau-grünes Licht umgewandelt. Der Mensch nimmt das Fluoreszenzlicht als blau-grün wahr, das UVA sieht er nicht. Ein Reptil sieht das UVA-Licht und zusätzlich das sehr schwache Fluoreszenzlicht.

Einzig in der späteren Dämmerung gibt eine spektrale Situation, bei die Intensität zwischen 350 nm und 500 nm höher ist als die Intensität oberhalb von 500 nm Wellenlänge [1210Spitschan, M., Aguirre, G., Brainard, D. H., & Sweeney, A. (2016). variation of outdoor illumination as a function of solar elevation and light pollution. Scientific Reports, 6(26756).; 70Smith, H. (1982). Light quality, photoperception, and plant strategy. Annual Review of Plant Physiology, 33, 481–518.]. Ob das ausreicht, damit das Fluoreszenzlicht von Reptilien wahrgenommen werden kann, ist wissenschaftlich nicht geklärt.

Bei Amphibien, deren Farbsehen ähnlicher zu dem des Menschen ist und die kein UVA sehen, kann das anders sein. Hier kann die Umwandlung von unsichtbarem UVA in sichtbares Licht die Helligkeit der Tiere erhöhen [1070Taboada, C., Brunetti, A. E., Pedron, F. N., Carnevale Neto, F., Estrin, D. A., & Bari, S. E., et al. (2017). Naturally occurring fluorescence in frogs. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(14), 3672–3677.].

[1217] Prötzel, D., Heß, M., Schwager, M., Glaw, F., & Scherz, M. D. (2021). Neon-green fluorescence in the desert gecko pachydactylus rangei caused by iridophores. Scientific Reports, 11(297).
[1210] Spitschan, M., Aguirre, G., Brainard, D. H., & Sweeney, A. (2016). variation of outdoor illumination as a function of solar elevation and light pollution. Scientific Reports, 6(26756).
[70] Smith, H. (1982). Light quality, photoperception, and plant strategy. Annual Review of Plant Physiology, 33, 481–518.
[1070] Taboada, C., Brunetti, A. E., Pedron, F. N., Carnevale Neto, F., Estrin, D. A., & Bari, S. E., et al. (2017). Naturally occurring fluorescence in frogs. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(14), 3672–3677.
[1069] Marshall, J., & Johnsen, S. (2017). Fluorescence as a means of colour signal enhancement. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 372(1724).
[1384] Thompson, M., Saporito, R., Ruiz-Valderrama, D., Medina Rangel, G., & Donnelly, M. (2019). A field-based survey of fluorescence in tropical tree frogs using an led uv-b flashlight. Herpetology Notes, 12, 987–990.