„Three is a Crowd“ – dieser englische Spruch scheint nicht nur für „Die drei ???“ und die Drei Musketiere zu gelten, sondern auch für Fischschwärme.

Physiker*innen untersuchten kürzlich, wie sich verschieden große Gruppen von Lebewesen verhalten. Sie wollten wissen, ab welcher Größe sich die Bewegungsmuster der einzelnen Mitglieder zu einer koordinierten Gruppenbewegung ändert. Tatsächlich scheint für Zebrafische die 3 die entscheidende Zahl zu sein, da sich schon 3 Tiere ähnlich zu einem großen Fischschwarm bewegen, 2 Fische dagegen ein ganz anderes Verhalten aufweisen.

Fischschwarm charakterisiert durch Nebeneinanderschwimmen

Um die dreidimensionalen Schwimmtrajektorien der Zebrafische messen zu können, installierten die Forschenden synchronisierte Kameras in einem Aquarium. So konnten sie diese Bahnen für verschiedene Fisch-Gruppengrößen aufnehmen.

In den Schwimmtrajektorien suchten sie dann in einem nächsten Schritt Ordnungseffekte. Sie fanden verschiedene Bewegungsmuster: Entweder schwammen die Fische alle in dieselbe Richtung oder sie drehten sich gemeinsam im Kreis. Bewegten sie sich in dieselbe Richtung, dann schwammen sie entweder neben- oder hintereinander.

Ein isoliertes Paar aus 2 Fischen bewegt sich vorzugsweise hintereinander – ein Fisch führt, der andere folgt. Drei Fische schwimmen aber nebeneinander; anscheinend will keiner von ihnen der letzte sein. Und: Solches Nebeneinanderschwimmen charakterisiert auch einen großen Fischschwarm.

Künftig auch auf andere Beispiele anwendbar

Im großen Schwarm markierten die Forschenden anschließend auch kleine Teilgruppen. Sie stellten fest, dass sich Dreiergruppen innerhalb des Schwarms sehr ähnlich wie eine isolierte Dreiergruppe bewegt. Markierten sie dagegen nur 2 Nachbarn, dann verhielten sich diese im Schwarm anders als in einer isolierten Zweiergruppe. Dr. Alexandra Zampetaki aus Wien konnte dabei gemeinsam mit der Erstautorin der Studie Dr. Yushi Yang feststellen, dass 3 Fische praktisch einen Schwarm bilden, 2 dafür aber nicht ausreichen. Die Forschenden betonen dabei aber, dass diese einfachen Ergebnisse erst einmal nur für Zebrafische gelten. Die Übertragung des Konzepts auf andere Beispiele der Fauna wie andere Fisch- aber auch Insektenschwärme sei allerdings durchaus möglich.

Physik bei Fischen?

Die Idee zu dem gemeinsamen Forschungsprojekt entstand während mehrerer Besuche des Prof. Royall an der Heinrich-Heine-Universität (HHU) Düsseldorf. „Es war eine neue Herausforderung, traditionelle Methoden und Konzepte aus der Theorie der Flüssigkeiten wie Paar- und Triplettkorrelationen auf Fische anzuwenden. Denn diese Konzepte stammen aus dem thermodynamischen Gleichgewicht, aber ein lebender Fischschwarm ist weit von einem Gleichgewichtszustand entfernt“, so Prof. Löwen, der das Institut für Theoretische Physik II der HHU leitet.

In die Zukunft gedacht, wollen die Forschenden ihre Erkenntnis auf das Gruppenverhalten von Menschen anwenden, wie diese sich zum Beispiel bei Partys oder Massenveranstaltungen verhalten. Ob auch hierfür die Zahl 3 Bestand hat, muss sich allerdings erst noch zeigen.

Quelle (nach Angaben von):

Universität Düsseldorf: Wie viele Fische machen einen Schwarm? (hhu.de). 18.06.2024

(JD)