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Verkehrsregeln für Fischschwärme

09.12.2011
Mit hochauflösenden Zeitlupenkameras fanden Wissenschaftler heraus, wie Fische in Schwärmen ihre Bewegungen koordinieren. Die Tiere schätzen dabei den Abstand zu Nachbarfischen ein und nähern oder entfernen sich reflexartig. Moskitofischen genügt es sogar, einen einzelnen Artgenossen im Blick zu behalten.

Etwa 60 Prozent aller Fischarten bilden dann und wann größere Gruppen von Individuen. Dies hat für die Tiere eine Reihe von Vorteilen, sie finden im Schwarm beispielsweise schneller Nahrung oder können sich effizienter gegen Raubtiere verteidigen.

Dass die Bewegungen aller Fische scheinbar synchronisiert sind, sei allerdings keine Selbstverständlichkeit, sagt Ashley Ward vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB). Ward hat gemeinsam mit schwedischen und australischen Kollegen die Bewegungsmuster von Moskitofischen (Gambusia holbrooki) analysiert und grundlegende Regeln dafür identifiziert, wie sie ihre Bewegungen im Schwarm koordinieren.

„Wir stellten fest, dass die Fische einen Idealabstand zu ihren Artgenossen haben und dementsprechend näher kommen, wenn die Distanz zu groß ist und zurückweichen, wenn sie zu klein ist. Wir nennen den Idealabstand zone of alignment, also Anpassungs- oder Ausrichtungszone.“

Ward und seine Kollegen formulierten daher zwei einfache Prinzipien: Die Annäherung ist wichtig für den Zusammenhalt der Gruppe und funktioniert wie ein virtuelles Gummiband, das die Fische zusammenhält. Die Abstoßung hingegen ist ein Impuls, der vom Individuum selbst ausgeht. Als dritte Regel fanden die Forscher heraus, dass die Moskitofische nur auf ihren direkten Nachbarn reagieren und andere Individuen im Schwarm nicht im Blick haben. Dies unterscheidet die Fische beispielsweise von Tauben, bei denen nachgewiesen wurde, dass sie bis zu sieben weitere Vögel verfolgen können.

Wenn sich ein Fischschwarm fortbewegt, folgen alle Individuen einem Anführer, indem sie versuchen, innerhalb der zone of alignment zu schwimmen. Um die anderen Fische zu lokalisieren, nutzen sie vor allem den Sehsinn und die empfindliche Seitenlinie, die Druckveränderungen registriert. „Sie können aber nur verzögert reagieren, wenn ein Nachbar die Richtung oder die Geschwindigkeit ändert“, erklärt Ward. „Dadurch werden Bewegungsimpulse wellenartig durch den Schwarm weitergegeben, immer und überall kommen sich Fische zu nahe oder entfernen sich zu weit voneinander.“ Diese Wellen sind für das bloße Auge kaum zu erkennen, nur mit Hilfe einer hochauflösenden Zeitlupenkamera konnten die Wissenschaftler die Bewegungsmuster nachweisen. „Die Abläufe sind durchaus vergleichbar mit dichtem Verkehr auf einer Straße. Die Autofahrer achten immer auf den Sicherheitsabstand und müssen bremsen oder beschleunigen, um ihn einzuhalten.“

Dieses einfache Konzept war für die Wissenschaftler sehr aufwändig zu messen. Erst seit kurzem sind Softwareprogramme in der Lage, in einem Video mehrere gleich aussehende Individuen zu identifizieren und zu verfolgen. An kritischen Stellen, etwa wenn zwei Fische in der Sichtachse der Kamera kreuzten, mussten Ward und seine Kollegen manuell nachhelfen. Insgesamt acht Monate dauerte die Aufarbeitung der Aufnahmen des circa 75 mal 75 Zentimeter großen Beckens mit 2 bis 16 Moskitofischen. Ihre Erkenntnisse lassen sich auch auf andere Fischarten übertragen, so Ward. Sogar Säugetiere und andere Wirbeltiere, die Gruppen bilden, würden wahrscheinlich diesen Regeln folgen.

Originalarbeit erschienen im PNAS am 15.11.2011, doi: 10.1073/pnas.1109355108

Kontakt:
Nadja Neumann
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Müggelseedamm 301,12587 Berlin, Email: nadja.neumann@igb-berlin.de
(030) 64181631

Jan Zwilling | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.fv-berlin.de

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