Tierisches Schwarmverhalten Gruppendynamik im Buntbarsch-Becken

Schwärme bieten Tieren Vorteile – mehr Schutz vor Feinden etwa oder besseren Zugang zu Nahrung. Forscher wollen wissen, ob sich aus dem tierischen Schwarmverhalten auch Erkenntnisse für den Menschen ableiten lassen.
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Buntbarsche, die mit einem Barcode am Kopf versehen sind, schwimmen in einem Aquarium der Universität in Konstanz. Der Code sorgt dafür, dass die einzelnen Tiere exakt zugeordnet werden können. Quelle: dpa
Schwarmverhalten von Fischen

Buntbarsche, die mit einem Barcode am Kopf versehen sind, schwimmen in einem Aquarium der Universität in Konstanz. Der Code sorgt dafür, dass die einzelnen Tiere exakt zugeordnet werden können.

(Foto: dpa)

KonstanzAuf den ersten Blick wirken die kleinen Fische ein wenig orientierungslos. Die Buntbarsche schwimmen in ihrem Becken hin und her, ab und an verlässt mal ein Tier die Gruppe, kommt aber bald wieder zurück. Alex Jordan sieht in den Bewegungen der Fische mehr als nur einfaches Herumschwimmen – der Biologe forscht an der Universität Konstanz dazu, wie sich Tiere in Schwärmen verhalten. Konkret schaut er sich an, wie die Gruppe das Verhalten des Einzelnen beeinflusst und umgekehrt.

„Wir sind durch neue Technik in der Lage, auch kollektives Verhalten neu zu erforschen“, sagt Jordan. Früher habe man vor allem Individuen betrachtet – schlicht und einfach, weil es sehr aufwendig war, eine ganze Gruppe zur gleichen Zeit zu beobachten. „Vorher galt: ein Taucher, ein Fisch. Jetzt nutzen wir technische Möglichkeiten, um zum Beispiel die Bewegung der Tiere im Schwarm zu untersuchen, etwa, indem wir mehrere Kameras verwenden.“

An der Konstanzer Uni ist 2016 ein Spitzenforschungszentrum zur Untersuchung von Schwarm- und Kollektivverhalten entstanden, in dem Verhaltensbiologen und Experten aus den Bereichen Computergrafik und Datenanalyse miteinander arbeiten. Auf Grundlage der Analyse und Visualisierung von Bewegungsdaten großer Tierschwärme wollen die Wissenschaftler neue Ansätze für die Erforschung von Schwarmverhalten und Gruppendynamiken in Tierkollektiven schaffen.

Diese Lebewesen gibt es seit Urzeiten
Perlboote
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Seit 500 Millionen Jahren existieren die sogenannten Nautiliden auf der Erde. Sie gehören zu den ursprünglichsten Formen der Kopffüßer, die auch die Kraken und Tintenfische umfassen. Fossilienfunde deuten an, dass die Nautiliden vor 450 Millionen sehr vielfältig waren. Davon sind heute noch sechs Arten übrig, zu denen diese sogenannten Perlboote gehört. Leider sind alle sechs Arten akut bedroht. Die gewundenen Schalen, in denen sie durchs Meer schwimmen, sind als Souvenirs sehr begehrt.

Quastenflosser
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Der Klassiker unter den lebenden Fossilien ist sicherlich der Quastenflosser. Die ersten Fossilien eines Quastenflosser-artigen Fischs finden sich im Devon vor 400 Millionen Jahren, die bislang letzten stammen aus dem Jura vor 70 Millionen Jahren. Dazwischen klaffte eine Lücke bis zum ersten Drittel des letzten Jahrhunderts. Erst 1938 konnte nachgewiesen werden, dass Quastenflosser keineswegs ausgestorben sind. Heute kennt man zwei lebende Arten, sie besiedeln Meeresregionen vor Südafrika und der indonesischen Insel Sulawesi.

Stör
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Seit mindestens 200 Millionen Jahren wandern die Störe zwischen ihren Laichplätzen in schnell fließenden Flussabschnitten mit Kiesbänken und den trägeren Unterläufen beziehungsweise dem Meer mit reichhaltigerem Nahrungsangebot. Heute stellt sie das vor Probleme, denn Stauwehre und andere Verbauungen verwehren die Passage oder zerstören wichtige Laichgründe. In Teilen ihres Verbreitungsgebiets werden die urtümlichen Knochenfische auch intensiv befischt, weil aus ihnen der begehrte Kaviar geholt wird.

Hoatzin
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Im Amazonasbecken lebt ein Vogel wie kein anderer: Der Hoatzin frisst überwiegend Blätter und verdaut sie nicht im Magen, sondern im Kropf und der unteren Speiseröhre, was eher an Kühe als an Federvieh erinnert. Und wenn Jungvögel der Art aus dem Nest fallen, klettern sie mit ihren Krallen an den Flügeln wieder zurück – was an beispielsweise an den Urvogel Archaeopteryx erinnert, der ebenfalls diese Krallen besaß. Genanalysen deuten an, dass die Hoatzine die letzten Überlebenden einer Linie sind, die sich vor 64 Millionen Jahren kurz nach dem Ende der Dinosaurier von anderen Vogelfamilien abspaltete.

(Foto: Linda De Volder/CC BY-SA 3.0)

Araukarien
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Araukarien sind Relikte des ehemaligen Großkontinents Gondwana, der im frühen Jura 184 Millionen Jahren zu zerbrechen begann: Aus dem riesigen Erdteil gingen letztlich Südamerika, Afrika, die Antarktis, Indien und Australien hervor. Verschiedene Tier- und Pflanzenfamilien bezeugen den einstigen Zusammenhang, darunter auch die Araukarien. Sie weisen ein so genanntes disjunktes Verbreitungsgebiet auf, also eine starke räumliche Trennung, die nicht auf natürlichem Weg überwunden werden kann. Araukarien-Arten finden sich etwa im südlichen Südamerika, in Neuseeland und in Neukaledonien, wo sie große Wälder bilden. Ihr Holz ist sehr begehrt.(Foto: Wikipedia/gemeinfrei)

Schnabeltier
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Schnabeltiere säugen zwar ihre Jungen mit Milch, tragen ein Fell und besitzen die drei für Säugetiere typischen Gehörknöchelchen. Andererseits bringen sie keine lebenden Jungen zur Welt, sondern legen Eier, die zehn Tage lang ausgebrütet werden. Die Eier gleichen dabei eher jenen von Reptilien und nicht denen von Vögeln. Die Männchen besitzen zudem giftige Hornstachel an beiden Hinterfußgelenken. Das Gift ist für Menschen nicht tödlich, verursacht aber unerträgliche Schmerzen, die man auch mit starken Schmerzmitteln kaum in den Griff bekommt und die teilweise über Monate anhalten können.

(Foto: Peter Scheunis/CC BY 1.0)

Baumfarne
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Zu ihrer Hochzeit während des Juras bestanden ganze Wälder aus Baumfarnen. Bis zu 30 Meter hoch wuchsen einzelne Arten, zwischen denen Dinosaurier wandelten. An ihrem Aussehen hat sich bis heute wenig geändert, und sie sind immer noch ein gängiger Anblick in Bergregenwäldern der Tropen und Subtropen. Sie benötigen jedoch möglichst immerfeuchte Bedingungen und sterben durch Frost rasch ab. (Foto: dpa)

In einem Experiment beispielsweise prüfen die Wissenschaftler um Jordan, wie Informationen innerhalb der Gruppe weitergegeben werden. Einem der Buntbarsche wird dabei beigebracht, zwischen gelbem und blauem Licht zu unterscheiden – leuchtet die eine Farbe, gibt es Futter, leuchtet die andere, gibt es kein Futter.

Kommt der Fisch zurück in die Gruppe, können die anderen Tiere von ihm lernen, indem sie sein Verhalten nach und nach kopieren. Damit die einzelnen Fische erkannt werden können, tragen sie ein kleines Plättchen mit einer Art Barcode auf dem Kopf.

Dabei beobachteten die Forscher ein interessantes Detail: Wenn der Fisch zu Beginn des Experiments aus der Reihe tanzt und den anderen Gruppenmitgliedern entgegen zum gelben Licht schwimmt, weil nur er weiß, dass es dort Futter gibt, wird das von den anderen Tieren im Schwarm eher wahrgenommen, wenn es sich um einen untergeordneten Fisch handelt. „Das dominante Tier schwimmt ohnehin viel hin und her“, sagt Jordan. Daher werde das neue Verhalten von den anderen Gruppenmitgliedern erst mal gar nicht als ungewöhnlich bemerkt.

Aber was macht man mit den so gewonnenen Erkenntnissen? Ein Beispiel gibt Jens Krause vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) in Berlin. Der Wissenschaftler leitet gemeinsam mit seinem Team aus dem Schwarmverhalten etwa von Fischen Modelle für die Dynamik von Menschenmengen ab.

„Wir haben uns zum Beispiel angeschaut, wie sich Tiere in der Gruppe bewegen“, so Krause. Dabei fanden die Forscher heraus, dass wenige Tiere mit einer Richtungspräferenz ausreichen, um eine Gruppe zu steuern. Das wiederum testeten die Wissenschaftler an Gruppen mit bis zu 200 Menschen. „Auch hier können große Gruppen gelenkt werden, wenn einige Wenige wissen, wo es langgeht.“

Aber auch zu Entscheidungsprozessen gibt die Schwarm-Forschung wertvolle Hinweise: „Wir haben uns angesehen, wie etwa Ärzte Brust- und Hautkrebs diagnostizieren“, sagt Krause. In einem zweiten Schritt untersuchten die Forscher, wie sich dieses Erkennen mit Methoden der kollektiven Intelligenz verbessern lässt.

Das Ergebnis: Wenn man die Meinungen von mindestens drei Medizinern miteinander verrechnet, kann das Ergebnis besser sein als das des besten einzelnen Arztes in der Gruppe. Auch beim Menschen fallen demnach kollektiv getroffene Entscheidungen oft besser aus als die Wahl von Einzelkämpfern.

  • dpa
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