Wie sich Vogelschwärme absprechen

Wenn sich Bienen, Fische, Ameisen oder Vögel in Schwärmen bewegen, treffen sie ihre Entscheidungen scheinbar völlig einstimmig. Forscher der Ungarischen Akademie der Wissenschaften haben dieses Phänomen nun bei Vogelschwärmen genauer untersucht.

Im „New Journal of Physics“ berichten sie, dass die Schwärme keine Anführer besitzen, wenn sie auf Nahrungssuche an einem Ort landen, sondern eher einzeln auf Störungen der Umgebung reagieren. Der Schwarm setzt dabei Landeabsichten des Einzelnen völlig außer Kraft.

Nachbarn geben den Ton an

Die Forschergruppe untersuchte das in einem Modell von selbststeuernden Partikeln, die jeweils einen Vogel abbildeten und bestimmte Parameter wie Position oder Geschwindigkeit erhielten. „Bei unserem sehr einfachen Modell neigt jeder Teil eines Schwarmes dazu, den anderen sowohl in räumlicher Hinsicht als auch in ihrem Geisteszustand zu folgen, wenn es um die Entscheidung zum Landen geht. Das sehr allgemeine Prinzip lässt sich gut auf ähnliche Situationen übertragen“, berichtet Studienleiter Tamas Vicsek.

„Schwärme sind dezentrale Systeme, bei denen sich Individuen nach den Nachbarn richten. Jedes Tier hat zwar eigene Absichten, richtet sich dabei jedoch immer ein wenig nach den anderen“, ergänzt Jens Krause vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei http://www.igb-berlin.de im pressetext-Interview. Krause ist Experte für das Schwarmverhalten bei Fischen und Menschen und konnte kürzlich zeigen, dass bereits fünf koordinierte Menschen in der Lage sind, die Bewegungsrichtung von 100 Menschen unbewusst zu steuern (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/090904038/ ).

Blitzschnelles Gehirn erforderlich

Mehrere Voraussetzungen sind erforderlich, damit Lebewesen ihre Bewegungsabläufe derart im Einklang durchführen können. „Das Gehirn braucht eine extrem schnelle Informationsverarbeitung, um die Geschwindigkeiten und Richtungsvektoren von bis zu sieben Nachbarn gleichzeitig erfassen zu können. Einige Insekten schaffen bis zu 250 Bilder pro Sekunde“, so der Forscher. Bei den Menschen ist hingegen bei etwa 20 Bildern Schluss, weshalb ihre Synchronisierungen weniger perfekt ausfallen als etwa bei Vögeln.

Doch auch die Größe und das Umgebungsmedium spielt eine Rolle. „Während auch viele kleine Fische in diamantförmigen Schwärmen schwimmen, gibt es das Fliegen im Schwarm nur ab bestimmter Größe, aufgrund der andersartigen Turbulenzen der Luft. Gänse fliegen daher im Schwarm, Spatzen hingegen nicht“, erklärt Krause. Schwärme gibt es zudem nur dort, wo das kollektive Verhalten Vorteile wie etwa Sicherheit liefert. Denn dank der Schwarmintelligenz gleicht der Schwarm-Durchschnitt stets kleine Fehler des Einzelnen aus.

Selbst Forscher rätseln noch

Bisher steckt die Schwarmforschung noch in Kinderschuhen, verdeutlicht Krause. „Bei Vögeln forscht man bisher erst mit Standbildern, bei Fischen mit kurzen Videosequenzen. Das Verhalten großer Schwärme ist noch jedoch weitgehend unverstanden.“ Die Vorteile der Entschlüsselung von Schwärmen reichen weit über deren Faszinationskraft hinaus. Ihre Ergebnisse sind in der Panikforschung unverzichtbar, wie beim Unglück bei der Duisburger Loveparade sichtbar wurde (siehe: http://pressetext.com/news/100729019/ ), jedoch auch zum Verständnis vieler sozialer, technischer oder wirtschaftlicher Probleme.

Originalstudie abrufbar unter http://iopscience.iop.org/1367-2630/12/9/093019/fulltext