Tyndall-Effekt & Interferenzen bei Fischschuppen

Die Hautbedeckung der meisten Fische besteht aus Schuppen, welche sich aus den Knochenplatten der Unterhaut zusammensetzen. Hierbei handelt es sich um plättchenförmige Gebilde der Lederhaut, deren Oberfläche oft von einer dünnen Schicht, der Epidermis, überzogen ist.

Fischschuppen können zur Tarnung dienen, denn das Licht kann von ihnen so reflektiert werden, dass Sie von Fressfeinden in der Umgebung schlechter wahrgenommen werden.

Untereinander können viele Fischarten miteinander kommunizieren, indem Sie die Farbe Ihrer Schuppen verändern. Je nach Art können sie entweder mit Pigmenten gefüllt oder als Schillerschuppe ausgebildet sein, welche ihre Färbung über Interferenz erzeugen. Auch gibt es Schuppen, in welchen zusätzlich zu den parallel angeordneten Schichten noch Pigmente eingelagert sind, weshalb das Licht gestreut wird und die Farbentstehung nach dem Tyndall- Effekt ausgerichtet ist.

Die Pigmentfärbung der Fischschuppen entsteht für das menschliche Auge, indem weißes Licht, welches aus allen Farbspektren besteht, auf die Schuppen trifft, wobei bestimmte Wellenlängen absorbiert werden. Fehlt nun eine Wellenlänge im ursprünglich weißen Licht wie beispielsweise gelb, so erscheint uns das Licht dann in der Komplementärfarbe dieser Wellenlänge, also blau.

Neben der Färbung durch Pigmente können die parallelen, zellulären Strukturen der Schuppen das einfallende Licht entweder streuen, wodurch nicht- schillernde Strukturfarben entstehen oder reflektieren und sich überlagern, sodass schillernde Strukturfarben sichtbar werden. Nun kommt es auf den Abstand dieser parallel angeordneten Schichten zueinander an, in welcher Farbe die Schuppen erscheinen. Diese sogenannten Strukturfarben sind demnach auch abhängig vom Lichteinfall und dem Beobachtungswinkel.

Der Interferenz- Effekt

Der Interferenzeffekt, welcher bei den Schillerschuppen auftritt und das Schillern verursacht, entsteht aufgrund der Überlagerung der reflektierten Lichtwellen. Bei einer Oberfläche mit mehreren Transparenten Schichten werden zwar alle Wellenlängen reflektiert, jedoch dringt das Licht je nach Wellenlänge unterschiedlich weit in diese Schichten vor und wird erst dann reflektiert.

Konstruktive-Interferenz Interferierendes-Licht

Bild: Jkrieger/Wikimedia Commons

Durch eine gesteigerte Lichtintensität und durch die Verwendung von weißem und blauem Licht können interferierenden Wellenlängen noch verstärkt werden, da diese Wellenlängen sich so addieren, dass sie konstruktiv miteinander interferieren.

Dementsprechend findet dies nicht zeitgleich und an verschiedenen Oberflächen statt, weshalb eine Überlagerung der verschiedenen Wellenlängen folgt. Hierbei kann sowohl eine destruktive Interferenz entstehen, wenn die Wellen sich gegenseitig auslöschen, da sie sich in gegensätzlichen Phasen befinden. Außerdem ist auch eine konstruktive Interferenz möglich, sobald die Wellen sich in einer gleichen Phase überlagern und sich dadurch addieren. Eine so intensive Reflexion erscheint in wesentlich stärkeren Farben als sie bei Pigmentfärbung sichtbar werden.

Der Tyndall- Effekt

Der Tyndall- Effekt beschreibt die Streuung des Lichts, wobei Strahlenbündel seitlich herausgestreut werden. Folglich wird der polarisierte Lichtstrahl von der Seite her deutlich wahrnehmbar. Je geringer die Wellenlänge des einfallenden Lichts, desto höher ist die Intensität des Effekts, weshalb das Streulicht meist etwas bläulicher aussieht.

Tyndall-effekt-licht Tyndall-Effekt

Bild: MatthiasKabel/Wikimedia Commons

Hauptsächlich dienen die verschiedenen Schuppenarten dem Schutz der darunter liegenden Haut, wobei besonders die Plakoidschuppen, wie wir sie bei Hai− und Rochenhaut vorfinden und auch die Kammschuppen (Ctenoidschuppen), wie sie bei allen barschartigen Fischen vorkommen, den Strömungswiderstand verringern.

Diese Schuppentypen unterscheiden wir:

  • Schmelzschuppe (Ganoidschuppen) hingegen sind eher selten und insbesondere bei Strahlenflossern vorzufinden. Auch sie wachsen aus der Epidermis heraus und deren Oberfläche ist von Ganoid überzogen, sodass sie perlmutartig glänzt. Deshalb wird sie auch als Schmelzschuppe bezeichnet.

  • Rundschuppen (Cycloidschuppen) sind bei den meisten Süßwasserfischen, insbesondere bei Knochenfischen (Teleostei) mit weichen Flossenstrahlen wie beispielsweise Lachs- oder Karpfenfischen zu finden. Rundschuppen sindaus zwei dünnen Knochenschichten zusammengesetzt. Die untere ist faserig und blattförmig, während die obere Schicht schwammig ist. Diese glatten Rundschuppen sind dachziegelartig nach hinten angeordnet. Im Gegensatz zu den Kammschuppen der barschartigen Fische, ist die Oberfläche der Rundschuppen glatt.

  • Kammschuppe (Ctenoidschuppe) häufig bei Knochenfischen mit harten Flossenstrahlen wie Barschen vertreten. Diese Schuppen sind am hinteren Rand gezähnt und werden aus diesem Grund auch Kammschuppen genannt. Die Oberfläche fühlt sich deshalb im Vergleich zur Rundschuppe entsprechend rau an.

Fischschuppentypen

Bild: CC BY-SA 3.0 Jon Houseman - Own work

 

  • Schließlich ist die Plakoidschuppen, vorwiegend charakteristisch für Knorpelfische wie z.B. Rochen & Haie, sind aus einer rautenförmigen Basalplatte und einem zahnartigen Gebilde aufgebaut. Diese aus Dentin und Vitro- Durodentin bestehende Grüst, wird daher auch Zahnschuppe genannt. Sie wächst durch die Epidermis hindurch und ist schwanzwärts gebogen. In ihrem Inneren befindet sich eine Pulpahhöhle, welche von Blutgefäßen durchwachsen ist. 

    Haifischschuppen

    Bild:CC BY-SA 3.0 Jon HousemanOwn work

  • Es gibt auch Fische, bei denen die Schuppen stark zurückgebildet sind (z.B. bei Schleimfischen & Aalen oder Spiegelkarpfen) oder bei denen die Schuppen zum Panzer umfunktioniert wurden (z.B. bei Seepferdchen & Kofferfischen).

 

 
 
 
 

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