Wie Vögel ihr Auge schützen: Zur Arbeitsteilung von Oberlid, Unterlid und Nickhaut

Summary

Birds close their eyes during sleep in various taxon-specific ways. Either the lower lid moves up as in the majority of species including the Anseres, Accipitres, Falconiformes, Galli, Charadrioidea, Columbiformes, and Oscines; or the upper lid moves down (Psittaciformes, Trochili), or both lids close the eye as in Strigiformes and Caprimulgi. Such information is absent for most orders, or the handbooks provide wrong or conflicting information. Beside the tonic, sleep-related eye closure, birds move one or both lids in a phasic, usually swift mode when awake. These frequent lid movements are typified by their different co-ordination and function. Photographic and observational evidence strongly suggests mechanical protection of the eye as a novel function (where this had not been proposed previously). When an impact from any object is imminent from in front of or above the head, the upper lid shuts in pigeons, owls and oscines, and with water splashing, the lower lid as well (Cinclus). The most convincing evidence for mechanical protection comes from the deployment of the upper lid during the picking up of spiny insect prey as compared to easy-to-swallow berries, when both lids stay at rest (Gallicolumba).

Further, the response of the upper lid is more stimulus-oriented so that both upper lids move asymmetrically. But there is also a unilateral, alternating ‘winking’ of the upper lids when causative (predator) stimuli remain stationary. This never occurs with the lower lids (Otus). As an exception, an adaptive asymmetry occurs during brief phases of unilateral scanning interrupting sleep, designed to detect approaching predators. This scanning involves the lower lid (Anas).

A new function is also attributed to the beating of the nictitating membrane (Membrana nictitans). Traditionally viewed as a cleaning device it also serves to protect the eye from mechanical impact, and it also can be tuned to the side from where danger is threatening, though by and large there is a dearth of information from avian taxa. The non-visually elicited action of the membrane seems always to be bilateral (Falco, Harpia). The very stimuli eliciting the blinking of a lid can, in different species, trigger the beat of the membrane, and can cause it to move tonically (Falco). The membrane beats at a rate difficult to measure since many of its beats coincide with the blinking of the upper lid and thus remain hidden (Otus). This coincidence is difficult to account for by any function discussed so far, as are the many hidden beats during tonic eye closure with the lids (Passer).

The hypothesis according to which the action of the membrane is filtering out undesirable retinal stimulation during e.g. rapid head movements is dismissed on four different grounds. The increase of the membrane activity during predator alarm (Ficedula) is functionally unaccounted for.

In a fashion unique among birds, the Blue Nuthatch (Sitta azurea) protects its eyes by contracting the naked skin surrounding the eye, thereby minimizing the exposure of the cornea; during foraging along the underside of branches, a continual rain of bark particles and debris jeopardizes unimpeded vision.

Secondarily, one or both lids or the nictitating membrane have taken on the function of optic signals by virtue of contrasting feather colour or coloration. The phasic (‘flashing’) signal movements involved are directed at the pair mate (Cinclus, Corvidae,Cepphus), predators (Anas) or at unknown parties (Ficedula).

Zusammenfassung

Vögel schließen ihre Augen im Schlaf in einer für die großen Taxa typischen Weise. Entweder geht das Unterlid hoch wie bei der Mehrzahl der Arten, oder das Oberlid bewegt sich abwärts (Psittaciformes, Trochili), oder aber beide Lider schließen die Lidspalte (Strigiformes, Caprimulgi). Solche Kenntnis fehlt von den meisten Ordnungen, oder die Handbücher geben falsche oder widersprüchliche Information. Neben dem tonischen, schlafbegleitenden Augenschluss bewegen Vögel im Wachzustand eines oder beide Lider phasisch und meist schnell. Dieser häufige Lidschlag ist durch ein anderes Bewegungsmuster und durch eine andere Funktion gekennzeichnet. Photodokumente und genaue Beobachtungen führen erstmals zu einer funktionellen Deutung, der zufolge der Lidschlag das Auge mechanisch schützt. Droht dem Auge von vorn oder von oben eine potentielle Schädigung, so schließt das Oberlid bei Tauben, Eulen und Singvögeln, im Sprühwasser gleichzeitig auch das Unterlid (Cinclus). Der unabweisbarste Beleg stammt aus dem Vergleich des Aufpickens dorniger, sperriger Beuteinsekten mit Oberlidschluss gegenüber dem Aufnehmen harmloser Beeren ohne jede Lidbewegung (Gallicolumba). Weiter ist die Antwort des Oberlids, anders als beim Unterlid, öfter seitengerecht reizorientiert, so dass die Bewegung einseitig sein kann. Zudem kann der Schluss des Oberlids auch bei stationärem (Feind-)reiz seitenweise alternieren (Otus). Ausnahmsweise tritt eine adaptive Asymmetrie auch während kurzer Zeiten der Augenöffnung zum Spähen nach Feinden im Schlaf auf, und zwar hier beim Unterlid der bedrohten Seite (Anas).

Eine neue Funktion wird auch dem Schlag der Nickhaut (Membrana nictitans) zugeschrieben. Traditionell als die Cornea reinhaltendes Organ gesehen, dient auch sie dem mechanischen Schutz des Auges. Auch sie kann seitenrichtig reizorientiert schlagen, doch ist hierüber wenig bekannt. Dieselben Reize, die den Lidschlag auslösen, können bei anderen Arten die Nickhaut schlagen lassen. Ihre Schlagrate ist schwierig zu messen, da viele Schläge (nur?) mit denen des Oberlides zusammenfallen und so verborgen bleiben (Otus). Diese Synchronie ist mit keiner der bisher vorgeschlagenen Funktionen erklärbar, ebenso wenig wie die verborgenen Schläge bei tonischem Augenschluss (Passer).

Die Annahme einer Ausschaltung störender Sinnesinformation, z.B. während rascher Kopfbewegungen, durch die Nickhaut lässt sich aus vier Gründen verwerfen. Die Zunahme der Schlagrate während des Feindalarms (Ficedula) bleibt funktionell unerklärt.

In einer bei Vögeln einzigartigen Weise schützt der Samtkleiber (Sitta azurea) sein Auge durch Zusammenziehen des nackten Augenrings („Lidblende“), wenn er rücklings an der Unterseite von Ästen nahrungssuchend einem ständigen „Regen“ von losgelösten Rindenteilchen u. ä. ausgesetzt ist.

Sekundär haben sich die Bewegungen eines oder beider Lider oder aber der Nickhaut zu optischen Signalen entwickelt, und zwar durch kontrastierende Feder- oder Nickhautfärbung. Die betreffenden blitzschnell „aufleuchtenden“ Signale sind an den Paarpartner (Cinclus, Corvidae,Cepphus), an mögliche Feinde (Anas) oder an bisher unbekannte Empfänger gesichtet (Ficedula).