Schwarm

Definition und Überblick

Ein Schwarm bezeichnet in der Zoologie eine zeitweilige oder dauerhafte Ansammlung von Tieren derselben Art, die sich koordiniert durch den Raum bewegen. Der Begriff wird vor allem für große Gruppen von Fischen, Vögeln und Insekten verwendet, findet aber auch bei anderen Tiergruppen Anwendung. Entscheidend für die Abgrenzung gegenüber einer bloßen Ansammlung ist das synchronisierte Bewegungsverhalten: Die Individuen reagieren aufeinander, ändern nahezu gleichzeitig die Richtung und halten dabei charakteristische Abstände zueinander ein. Dieses kollektive Verhalten entsteht ohne zentrale Steuerung – es gibt keinen Anführer, der die Gruppe dirigiert.

Der Schwarm ist eine von mehreren Formen tierischer Sozialverbände. Während Begriffe wie Herde, Rudel oder Kolonie andere Organisationsformen beschreiben, zeichnet sich der Schwarm durch seine hohe Dynamik und die oft enorme Individuenzahl aus. Fischschwärme können mehrere Millionen Tiere umfassen, Heuschreckenschwärme sogar Milliarden.

Schwarmintelligenz und Selbstorganisation

Das Phänomen, dass aus einfachen Verhaltensregeln einzelner Tiere ein komplexes Gesamtverhalten der Gruppe entsteht, wird als Schwarmintelligenz (englisch: swarm intelligence) bezeichnet. Jedes Individuum folgt dabei nur wenigen Grundregeln:

• Separation: Halte einen Mindestabstand zu deinen Nachbarn, um Kollisionen zu vermeiden.
• Ausrichtung: Passe deine Geschwindigkeit und Richtung an die der unmittelbaren Nachbarn an.
• Kohäsion: Bewege dich in Richtung des Zentrums der wahrgenommenen Nachbargruppe.

Diese drei Regeln wurden 1986 vom Informatiker Craig Reynolds in einem Computermodell namens Boids formuliert und erzeugen bereits erstaunlich realistische Schwarmformationen. In der Natur kommen weitere Faktoren hinzu: Sinneswahrnehmungen, Hungerzustand, Prädatorendruck und Umweltbedingungen beeinflussen das Verhalten der Einzeltiere und damit die Dynamik des gesamten Schwarms.

Die Selbstorganisation des Schwarms ermöglicht es der Gruppe, schneller und genauer auf Veränderungen zu reagieren, als es ein Einzeltier könnte. Informationen über Nahrungsquellen oder nahende Fressfeinde breiten sich wellenartig durch die Gruppe aus. Dieses Prinzip der dezentralen Informationsverarbeitung wird heute auch in der Robotik und Informatik unter dem Stichwort Schwarmrobotik erforscht und angewendet.

Schwarmverhalten bei Fischen

Der Fischschwarm ist das wohl bekannteste Beispiel für kollektives Bewegungsverhalten im Tierreich. Arten wie Heringe, Sardinen, Makrelen und Sardellen bilden teils riesige Schwärme, die sich über mehrere Kilometer erstrecken können. Fische nutzen dabei ihr Seitenlinienorgan, um Druckveränderungen im Wasser wahrzunehmen und die Bewegungen ihrer Nachbarn in Echtzeit zu registrieren. Ergänzend dienen visuelle Reize – etwa das Glitzern der Schuppen – zur Orientierung innerhalb der Gruppe.

Die Schwarmbildung bei Fischen dient vor allem dem Schutz vor Fressfeinden. Ein einzelner Fisch in einer großen Gruppe hat ein statistisch geringeres Risiko, erbeutet zu werden – ein Effekt, der als Verdünnungseffekt (dilution effect) bekannt ist. Zusätzlich erzeugt der Schwarm durch seine ständig wechselnden Formationen einen Verwirrungseffekt: Raubfische wie Haie, Thunfische oder Delfine haben Schwierigkeiten, ein einzelnes Beutetier zu fixieren und gezielt anzugreifen.

Vogelschwärme und Formationsflug

Bei Vögeln treten Schwärme besonders während des Vogelzugs und an Schlafplätzen auf. Spektakulär sind die abendlichen Formationsflüge von Staren, bei denen Hunderttausende Vögel sogenannte Murmurations bilden – dichte, sich ständig verformende Wolken am Himmel. Untersuchungen zeigen, dass jeder einzelne Star dabei die Position von etwa sechs bis sieben unmittelbaren Nachbarn berücksichtigt, unabhängig von der Gesamtdichte des Schwarms.

Zugvögel wie Gänse und Kraniche fliegen hingegen häufig in V-Formationen. Dabei handelt es sich streng genommen weniger um einen klassischen Schwarm als um eine energiesparende Flugformation: Jeder Vogel profitiert vom Aufwind, den der Flügelschlag des vorausfliegenden Tieres erzeugt. Die Position an der Spitze wird regelmäßig gewechselt.

Insektenschwärme

Unter Insekten zeigt sich Schwarmverhalten in verschiedenen Kontexten. Wanderheuschrecken der Gattung Schistocerca und Locusta können unter bestimmten Umweltbedingungen von einer einzelgängerischen in eine gesellige Phase wechseln und dann verheerende Heuschreckenplagen auslösen. Diese Schwärme fressen auf ihrem Weg ganze Landstriche kahl.

Bei Honigbienen bezeichnet der Schwarm einen spezifischen Vorgang der Kolonievermehrung: Beim Schwärmen verlässt die alte Königin mit einem Teil des Bienenvolks den Stock, um eine neue Kolonie zu gründen. Der Bienenschwarm sammelt sich zunächst als Traube an einem Ast, während Kundschafterinnen nach einem geeigneten Nistplatz suchen. Die Entscheidung für einen Standort fällt durch einen demokratischen Abstimmungsprozess unter den Spähbienen.

Auch Mücken, Eintagsfliegen und bestimmte Käferarten bilden Schwärme, häufig im Zusammenhang mit der Paarung. Diese Paarungsschwärme dienen dazu, die Geschlechter zusammenzuführen und die Fortpflanzungswahrscheinlichkeit zu erhöhen.