A10 Eingriffe in Untiefen

Thema

Schulinterferenz beschreibt die Störung der physikalischen Mechanismen, die einen Fischschwarm als funktionierende Einheit zusammenhalten: Kohäsion, Koordination und Synchronisation seiner Mitglieder. Diese Störung des Zusammenhalts kann extern bedingt sein – beispielsweise durch starke hydrodynamische Störungen, hochintensive akustische Geräusche oder anomale elektromagnetische Felder – oder intern, wenn ein krankes oder verletztes Individuum mit ungewöhnlicher Geschwindigkeit oder auf ungewöhnlicher Bahn schwimmt und so die Strömungssignale stört, die der Rest des Schwarms zur Koordination seiner Bewegungen nutzt. Der durch Interferenz letztendlich zerstörte Zusammenhalt des Schwarms wird normalerweise durch drei Arten von Signalen aufrechterhalten, die jedes Individuum mit seinen Nachbarn austauscht: visuelle Signale, die die relative Position und Geschwindigkeit der Nachbarn vermitteln; hydrodynamische Signale, die jedes Individuum mit seinem Seitenlinienorgan von den Strömungsstörungen naher Fische wahrnimmt; und akustische Signale, die durch die eigene Schwimmbewegung jedes Individuums erzeugt werden. Eine starke hydrodynamische Störung, wie beispielsweise die Druckwelle eines vorbeifahrenden Schiffes, kann das Geschwindigkeitsfeld innerhalb eines Fischschwarms vorübergehend stören und so die Strömungssignale auslöschen, die das Seitenlinienorgan jedes Individuums zur Orientierung relativ zu seinen Nachbarn benötigt. Dies führt zu unsynchronisierten Alarmreaktionen der einzelnen Individuen im Schwarm.

Der Grad der Ausrichtung des Schwarms – wie koordiniert die Gruppe in dieselbe Richtung schwimmt – lässt sich durch einen Ordnungsparameter beschreiben, der von einem Maximalwert (perfekt ausgerichtete Schwimmbewegung aller Individuen) bis zu null (völlig ungeordnete Bewegung) reicht. Wenn zusätzliches Winkelrauschen alle Individuen des Schwarms gleichzeitig beeinflusst, wie es beispielsweise bei einem plötzlichen akustischen Schock der Fall ist, kann dieser Ordnungsparameter von seinem Maximalwert auf völlige Unordnung abstürzen. Dieser Zusammenbruch erfolgt in einer charakteristischen Zeit, die umgekehrt proportional zur Intensität des externen Rauschens ist: Je intensiver der akustische Schock, desto schneller bricht die Ordnung des Schwarms zusammen.

Nachdem das externe Rauschen aufgehört hat, bleibt der Fischschwarm nicht ungeordnet: Er reorganisiert sich nach derselben Dynamik, mit der eine ungeordnete Gruppe spontan ihren geordneten Zustand wiedererlangt, bis der Ordnungsparameter des Schwarms wieder denselben Maximalwert wie vor der Störung erreicht hat. Damit schließt sich der Zyklus zwischen Desorganisation und Reorganisation. Die Zeit, die für diese Reorganisation benötigt wird, steigt mit der Anzahl der Individuen im Schwarm und sinkt mit der Stärke der Kopplung zwischen diesen Individuen – also wie stark jedes Individuum dazu neigt, die Schwimmrichtung seiner Nachbarn nachzuahmen.

Dieser Zusammenhang zwischen Schwarmgröße und Reorganisationszeit führt je nach Art der Störung zu unterschiedlichen Verhaltensweisen: Größere Schwärme widerstehen lokalen Störungen besser, da die größere kollektive Trägheit durch die höhere Individuenzahl bedingt ist. Doch gerade diese großen Schwärme benötigen länger, um sich zu reorganisieren, sobald eine globale Störung, wie beispielsweise ein akustischer Schock, der die gesamte Gruppe betrifft, ihren Zusammenhalt zerstört hat. Somit bestimmt dieselbe Anzahl an Individuen, die dem Schwarm anfänglich seinen Zusammenhalt, seine Koordination und seine Synchronisation verleiht – wie zu Beginn dieses Modells beschrieben –, auch, wie lange die Gruppe benötigt, um diese Eigenschaften nach einer Störung wiederherzustellen.

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