Ein Taucher wurde unter Wasser von einer Muräne gebissen und sein Blut färbte sich grün …

Tim Powell ist ein begeisterter Taucher. Im Jahr 2010 lud er ein Video hoch, das zeigt, wie sein Finger versehentlich von einer kleinen Muräne gebissen wurde und etwa 20 Meter tief im Meer blutete.

Zu diesem Zeitpunkt war sein Blut weder leuchtend rot noch dunkelrot, sondern grün wie Smaragd.

Taucher bluten grün. Bildquelle: YouTube

Tatsächlich sind es nicht nur Menschen. Auch das Blut von Fischen, die in der Tiefsee verletzt werden, ist grün. Manchmal verwenden Taucher Harpunen, um unter Wasser Fische zu fangen. Wenn die Tiefe eine bestimmte Höhe erreicht, sickert grünes Blut aus den Wunden der Fische, aber ihr Blut ist offensichtlich rot, wenn sie am Ufer getötet werden.

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Natürlich muss es nicht unbedingt an Land sein. Auch in flachen Meeresgebieten ist das Blut zerteilter Fische rot.

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Es ist zu beachten, dass das Blut der meisten Fische rot ist. Dies liegt daran, dass ihr Blut Hämoglobin enthält, ein eisenreiches Protein, das Sauerstoff binden und durch den Körper transportieren kann. Hämoglobin nimmt in Verbindung mit Sauerstoff eine rote Farbe an, weshalb das Blut der meisten Tiere, einschließlich Menschen und Fischen, an Land rot erscheint.

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Die Farbe des Blutes, ob an der Oberfläche oder unter Tiefseedruck, wird im Wesentlichen durch den Zustand der Verbindung von Eisenatomen und Sauerstoff im Hämoglobin bestimmt. Die Farbe des Blutes verändert sich vorwiegend von hellrot (sauerstoffreiches Blut) nach dunkelrot (sauerstoffarmes Blut).

Aber wir müssen wissen, dass wir es mit unseren Augen sehen, egal welche Farbe es hat. Im Physikunterricht in der High School lernen wir, dass alle Objekte, die wir sehen, durch Lichtreflexionen in unseren Augen entstehen. Rotes Blut erscheint rot, weil es Licht aus anderen Spektralbereichen absorbiert und rotes Licht reflektiert.

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Das Phänomen, dass rotes Blut in der Tiefsee grün erscheint, ist nicht auf eine Veränderung der Farbe des Blutes selbst zurückzuführen, sondern vielmehr auf die spezifischen Lichtverhältnisse unter Wasser und die Art und Weise, wie das menschliche Sehvermögen wahrgenommen wird.

Dabei spielen mehrere Hauptfaktoren eine Rolle: die Lichtabsorptionseigenschaften des Wassers, der Farbwahrnehmungsmechanismus des menschlichen Auges und die Farbreflexion des Blutes.

Wasser kann Licht unterschiedlicher Wellenlängen absorbieren, diese Absorption hat jedoch unterschiedliche Auswirkungen auf die Wellenlängen des Lichts unterschiedlicher Farben. Im Wasser wird die Lichtabsorption hauptsächlich durch das Wasser selbst und die darin gelösten Stoffe (wie organische Stoffe und Mineralien) sowie Schwebeteilchen verursacht.

Wenn Sonnenlicht ins Wasser eindringt, hat rotes Licht aufgrund seiner längeren Wellenlänge eine geringere Energie und wird leichter von Molekülen und anderen Substanzen im Wasser absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt, anstatt sich weiter auszubreiten. Dies bedeutet, dass unterhalb einer bestimmten Tiefe der größte Teil des roten Lichts vom Wasser absorbiert wird, während kürzere Wellenlängen wie blaues und grünes Licht immer noch eindringen können.

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Das menschliche Auge nimmt Farben durch Zapfenzellen in der Netzhaut des Auges wahr, die für unterschiedliche Wellenlängen des Lichts empfindlich sind. Bei normaler Beleuchtung kann das menschliche Auge ein breites Spektrum an Farben wahrnehmen. In der Tiefsee hingegen, wo nur blaues Licht hindringen kann, fehlt es an ausreichend rotem Licht, was unsere normale Farbwahrnehmung beeinträchtigt und dazu führt, dass Rot in der Tiefsee normalerweise nur schwer wahrgenommen werden kann.

Darüber hinaus müssen wir auch die diffuse Reflektivität des menschlichen Blutes kennen. Wissenschaftler haben herausgefunden , dass menschliches Blut unter natürlichem Licht nicht nur (hauptsächlich) rotes Licht reflektiert, sondern auch geringfügig grünes Licht , wie in der Abbildung unten gezeigt.

Diffuse Reflektivität von menschlichem Blut, Hämatokrit 33 %, Sauerstoffsättigung 100 %. Bildnachweis: Christopher S. Baird

Daher erscheint Blut in der Tiefsee, wenn keine roten Lichtquellen vorhanden sind, grün.

Aus diesem Grund verwenden einige Smartwatches grüne LEDs zur Überwachung der Herzfrequenz. Grünes Licht erkennt Veränderungen im Blutfluss empfindlicher. Wenn das grüne Licht durch die Haut und die Blutgefäße dringt, führen winzige Änderungen der Blutmenge zu Änderungen der Intensität des reflektierten oder durchgelassenen Lichts. Durch die Analyse dieser Änderungen kann die Herzfrequenz berechnet werden.

Bildquelle: Junkie

Wenn ein Taucher in der Tiefsee nicht auf natürliches Licht angewiesen ist, sondern seine verletzte Hand mit künstlicher Beleuchtung, beispielsweise einer Taschenlampe, beleuchtet, wird er feststellen, dass sein Blut wieder rot wird.

Aus diesem Grund sind die meisten Tiefseetiere rot. Beispielsweise hat der vor einiger Zeit neu entdeckte Einstachelige Handfisch eine schöne rote Farbe.

Bildquelle: SCHMIDT OCEAN INSTITUTE

Da rotes Licht in der Tiefsee fast vollständig absorbiert wird, würden rote Tiere in einer solchen Umgebung fast schwarz oder völlig durchsichtig erscheinen. Diese Färbung macht sie für Raubtiere nahezu unsichtbar und bietet eine wirksame Tarnung. Die rote Farbe ist in der Tiefsee nur noch äußerst schwer zu erkennen, sodass diese Lebewesen der Aufmerksamkeit von Raubtieren besser entgehen können.

(Auf dem Bild ist Rot aufgrund des künstlichen Lichts zu sehen, bei natürlichem Licht ist es ein anderer Zustand)

Quelle des Bildes „Roter Wal“: Kunio Amaoka

Darüber hinaus müssen Organismen in der Tiefsee unter extremen Bedingungen überleben, darunter niedrige Temperaturen und hoher Druck. Während die direkte Wirkung von Rot auf die Wärmespeicherung oder Energieabsorption begrenzt sein dürfte, könnte die Farbe mit bestimmten speziellen biologischen Verbindungen in ihrem Körper zusammenhängen, die dazu dienen, die sehr geringe Menge an Lichtenergie in ihrer Umgebung zu absorbieren und zu nutzen.

Wenn Sie in einem Spiel grünes Blut sehen, hat das nichts mit Wissenschaft zu tun …

Verweise

[1]https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12819275/

[2]https://www.nationalgeographic.com/animals/article/walking-fish-deep-sea-new-species-chile

[3]https://opg.optica.org/as/abstract.cfm?uri=as-59-6-826

Planung und Produktion

Quelle｜Bring Science Home (id: steamforkids)

Autor: Su Chengyu

Herausgeber: Yang Yaping

Korrekturgelesen von Xu Lai und Lin Lin