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Ichthyologie: Fischgruppendynamik

Was Menschenkinder lange üben müssen, das wird Fischen schon in die Wiege gelegt. Selbst synchrones Schwimmen mit tausenden Anderen fällt ihnen von Anfang an leicht. Jeder tut dann, was auch sein Nebenmann macht und fügt sich in die Gemeinschaft ein. Genaue Gruppenregeln sind dabei dennoch notwendig.
Fischschwarm
In Fußballstadien ist es des Öfteren zu beobachten: Ansonsten eigenständige Individuen verschmelzen zu einem synchron tobenden Mob, der Anpfiff lässt alle Unterschiede zwischen ihnen verschwimmen, im Blick nur noch das gemeinsame Ziel: den Sieg. Gruppendynamik verändert Menschen.

Ganz ähnlich übrigens wie Fische: Auch die wendigen Schwimmer passen sich im Schwarm dem Kollektivwillen an, geheime Signale verführen sie zu blitzschnellen synchronen Bewegungen, Gemeinschaft wird plötzlich wichtiger als Individualität. Auch hier gibt es immer ein gemeinsames Ziel: Beutefang oder Schutz vor Feinden gelingt gemeinsam leichter. Was aber, wenn nicht der Anpfiff, ist für sie das Signal für den Zusammenschluss?

OAWRS | Schematische Zeichnung der Funktionsweise des Ocean Acoustic Waveguide Remote Sensing. Von einer Quelle ausgesendete Wellen (blau) werden von Fischschwärmen reflektiert (rot) und von einem Empfänger wieder aufgefangen.
Mit neuartigen Geräten versuchten Forscher des Massachusetts Institute of Technology, den Synchronschwimmern auf die Spur zu kommen. "Ocean Acoustic Waveguide Remote Sensing" (OAWRS) ist eine Technik, die dem älteren Echolotverfahren ähnelt, durch die Nutzung tieferer Frequenzen aber wesentlich größere Distanzen abdecken kann. Damit können Hunderte von Quadratkilometern im Minutentakt durchkämmt werden, um schnelle Fischschwärme zu verfolgen.

Das Forschungsobjekt von Nicholas Makris und seinem Team ist ein bekannter Schwarmfisch: der atlantische Hering (Clupea harengus). Im Golf von Maine, wo seine Laichgebiete liegen, verfolgten sie Bildung und Bewegungen seiner Schwärme.

Golf von Maine | Untersuchungsgebiet im Golf von Maine: während die Heringe tagsüber in den tieferen Schichten (dunkelblau) unterwegs sind, ziehen sie nachts in Schwärmen in die flacheren Gewässer der Georges Bank und der Küste (hellblau), um gemeinsam zu laichen.
Dabei stellten sie fest, dass ein rascher Wechsel von ungeordneten zu synchronisierten Bewegungen stattfand, wenn die Fischdichte ungefähr 0,2 Tiere pro Quadratmeter erreichte. Initiiert wurde die Zusammenrottung dann von ein paar "Leitfischen" und breitete sich in einer Art Kettenreaktion aus.

Der entstehende Schwarm wirkte nun als Attraktor für immer neue Heringe und vergrößerte sich sehr schnell: Während vorher nur ein langsames Anwachsen mit einer Geschwindigkeit von 0,06 bis 0,1 Fischen pro Quadratmeter und Stunde zu beobachten war, kamen nun im Schnitt 5 Fischen pro Quadratmeter und Stunde hinzu.

Da die Schwarmbildung immer zur gleichen Tageszeit stattfand, vermuten die Forscher, dass das Tageslichtlevel der Auslöser ist: Sobald das Licht schwindet, werden wohl Zusammengehörigkeitsgefühle im Hering wach. Sinn macht das durchaus, bietet die Dunkelheit doch mehr Schutz bei heiklen Unternehmungen, die Grüppchenbildung erfordern.

Schwarmbildung | Entstehung eines Heringsschwarms, aufgenommen mit OAWRS. Ab einer bestimmten Fischdichte bilden sich aus der verstreuten Fischpopulationen kleine Führungsgruppen heraus (B), die wie in einer Kettenreaktion schnell zu einem Schwarm anwachsen (C-F). Dieser bewegt sich mit großer Geschwindigkeit über weiter Strecken voran zu den Laichgründen (G-L).
Tatsächlich hat der Schwarm dann ein gemeinsames Ziel: einen kollektiven Laichtreff in flacheren Küstengewässern. Bei der Reise dorthin waren die Fische gesammelt wesentlich schneller unterwegs, als allein: statt wie Einzeltiere nur 0,2 Meter pro Sekunde erreichten Schwärmen 3 bis 6 Meter pro Sekunde.

Hilfreich ist dabei wohl, dass auch die Informationsausbreitung im Schwarm schneller stattfindet, während die Bewegungen darin einfachen Regeln folgen: bleibe immer nahe bei den Anderen, halte einen bestimmten Mindestabstand ein und bewege dich sonst mit der gleichen Geschwindigkeit und in dieselbe Richtung wie die Nachbarn.

Neben ihren Augen ermöglicht das Seitenlinienorgan den Fischen die Einhaltung dieser Vorgaben. Es reagiert hochempfindlich auf Druckunterschiede und zeigt damit Annäherung oder Wegbewegung der Nachbarn an.

Die organisierte Gruppenwanderung der Heringe bewegte sich entlang von Tiefenlinien im Meer und fand im Golf von Maine immer in der gleichen Richtung statt: nach Süden. In den dortigen Küstengewässern liegen die Laichgründe, in denen Nacht für Nacht das heimliche Treffen der Schwärme stattfindet. Ihre gemeinsame Fortpflanzung verspricht eine bessere Vermehrungsrate: man riecht und sieht sich und kann Befruchtungsbemühungen aufeinander abstimmen.

Erst bei Sonnenaufgang, so zeigte das moderne Echolot, zerstreuten sich die Akteure wieder in alle Himmelsrichtungen, die Schwärme lösten sich auf und verschwanden in den Tiefen des Meeres, Gruppenmitläufer wurden wieder zu Einzelkämpfern. Fast wie Fußballfans: auch sie können eine rauschende Ballnacht als Nachtschwärmer noch gemeinsam ausklingen lassen – spätestens am nächsten Morgen müssen sie sich jedoch wieder zu Individuen wandeln. Bis zum nächsten Anpfiff.

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  • Quellen
Makris, N. et al.: Fish Population and Behavior Revealed by Instantaneous Continental Shelf-Scale Imaging. In: Science 311, S. 660–663, 2009.

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