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Verhaltensbiologie:Mathematik der Schwärme

Die beeindruckende Ordnung von Schwärmen und Herden ist kein Zufall, sondern folgt exakten Gesetzen.

Katrin Blawat

11 Bilder

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Ob Zebra, Vogel oder Fisch: Schließen sich Tiere in großen Gruppen zusammen, ähnelt ihr Verhalten plötzlich der Physik von Teilchen. Sie folgen einem unsichtbaren Ordnungsprinzip, das wie bei Kupferspänen in einem Magnetfeld auf Anziehung und Abstoßung beruht.

Drei Prinzipien gibt es, und sie sind ebenso einfach wie allgemeingültig: Bleib stets bei der Gruppe, vermeide Zusammenstöße, und beweg dich in dieselbe Richtung wie deine Nachbarn.

Dennoch entdecken Wissenschaftler in Feldstudien und Computersimulationen immer wieder, dass jeder Schwarm zusätzliche eigene Regeln hat. Auch charakteristische Kennzahlen benötigt daher, wer das Gruppenverhalten einzelner Tierarten beschreiben will. Eine kleine Einführung in die Mathematik der Schwärme.

Foto: AFP, Text: Katrin Blawat

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100.000 Gnus schließen sich während der Wandersaison zusammen, da in der Herde ihr Risiko sinkt, gefressen zu werden. Angesichts großer Gruppen können sich Raubtiere nicht leicht für ein einzelnes Opfer entscheiden und verausgaben sich durch eine ineffiziente Jagd. Gnus an der Spitze leben daher besonders gefährlich - dafür erreichen sie die Wasserlöcher als Erste.

Foto: oh

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34,2 Grad beträgt der optimale Winkel in einer V-Formation fliegender Gänse. Jede Gans nutzt dabei den Aufwind, den das voranfliegende Tier durch seinen Flügelschlag erzeugt. Das spart viel Energie. Formationsgänse können 70 Prozent weiter fliegen als ein einzelnes Tier.

Foto: ddp

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2-3 Artgenossen geben dem einzelnen Fisch im Schwarm Orientierung. Geschwindigkeit und Richtung seiner Bewegungen passt er so an, dass der Winkel zwischen seiner Schwimmrichtung und der seiner nächsten Artgenossen 45 bis 135 Grad beträgt. Die anderen Fische ignoriert er. So ist gesichert, dass der Schwarm ständig vorwärtsschwimmt und Abweichler nicht die Gesamtrichtung beeinflussen.

Foto: Mila Zinkova, Verwendung gemäß GNU Lizenz für freie Dokumentation

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10 Prozent weniger Energie müssen Kaiserpinguine für lebenswichtige Körperfunktionen aufwenden, wenn sie sich in einer Kolonie an Artgenossen wärmen können. Ihre Körpertemperatur liegt um 0,5 Grad Celsius niedriger als die einzeln stehender Pinguine.

(Foto: AP)

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73,8 Quadratmeter beträgt die Dichte der Individuen in Wüstenheuschrecken-Schwärmen, von der an die Insekten geordnet in eine Richtung marschieren. Dabei sind Wüstenheuschrecken eigentlich Einzelgänger. Sie rotten sich nur zusammen, wenn sie ausgehungert sind. Dann versucht jeder, das Hinterteil des Vordermanns zu packen, um es zu fressen. Gleichzeitig weichen die Kannibalen den Attacken ihres jeweiligen Hintermanns aus - so bleibt der Schwarm in Bewegung.

Foto: AP

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30 Zentimer Abstand zu ihren Artgenossen muss eine Möwe beim Landen einhalten, damit diese sie nicht angreifen. Die meisten Möwen wissen das offenbar: In einer Studie missachteten nur sieben Prozent der beobachteten Vögel die Distanzregel.

(Foto: dpa)

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55 Grad beträgt der Winkel zwischen grasenden Schafen im Durchschnitt. Dadurch haben die Tiere oft direkten Körperkontakt, die Herde bleibt eng zusammen und lässt sich leichter führen. Dieses Bedürfnis kann man bei Schafen gezielt herbeizüchten.

(Foto: dpa)

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20 Flamingos braucht ein Schwarm mindestens, damit in der Gruppe Paarungsstimmung aufkommt. Sind es weniger Vögel, sinkt die Geburtenrate drastisch, in amerikanischen Zoos bringt nur ein Viertel aller Schwärme Nachkommen hervor. Wildpopulationen bestehen aus mehreren Tausend Tieren.

(Foto: dpa)

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4,4 Minuten Vorsprung am Wasserloch hat die vorderste Gruppe einer Zebraherde im Durchschnitt zum Rest. Die Leittiere trinken, bei den anderen verringert sich die Wahrscheinlichkeit logarithmisch: Für das zehnte Zebra beträgt sie nur noch 13 Prozent. Die erfahrenen Leittiere sind für die Herde besonders wichtig.

(Foto: ddp)

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30.000 pro Stunde - so viele Beutetiere kann ein Zug aus 200.000 Heeresameisen erlegen. Damit es keinen Stau gibt und die Fressrate möglichst hoch bleibt, dürfen sich die Insekten nicht zu sehr voneinander ablenken lassen. Deshalb bekommt jede Ameise nur mit, was sich im Winkel von 90 Grad vor ihren Antennen abspielt.

Foto: Mehmet Karatay, Verwendung Gemäß GNU Lizenz zur freien Dokumentation.

(SZ-Wissen, Ausgabe 10/2008/Katrin Blawat/beu)

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