A12 Schwarmdesynchronisation

Thema

Die Desynchronisation von Fischschwärmen durch anthropogenen Lärm beschreibt die Störung des akustischen und hydrodynamischen Kommunikationssystems, das den Zusammenhalt und die Synchronisation des Schwarms aufrechterhält, wenn dieses System anthropogenen Lärmquellen ausgesetzt ist: Schiffsverkehr, militärisches Sonar, seismische Erkundung, Hafenbau und Aquakultur. Anthropogener Lärm beeinträchtigt dieses Kommunikationssystem auf zwei unterschiedliche Arten: Er kann die biologischen Signale, die Fische zur Koordination ihres kollektiven Verhaltens nutzen – Lautäußerungen und die beim Schwimmen erzeugten Geräusche – überdecken oder direkt als physikalische Störung des Strömungs- und Druckfelds wirken, das von der Seitenlinie jedes Fisches wahrgenommen wird. Die Überdeckung der biologischen Signale des Schwarms wird mithilfe der Überschussmaskierung quantifiziert. Diese vergleicht den Hintergrundgeräuschpegel in Dezibel mit der Hörschwelle der Fische bei der relevanten Frequenz. Überschreitet der Hintergrundgeräuschpegel diese Hörschwelle, ist die akustische Kommunikation des Schwarms beeinträchtigt. Niederfrequente Sonar- und seismische Messungen erzeugen extrem hohe Druckimpulse von über 200 Dezibel, die das Gehör der Fische direkt mechanisch schädigen können – ein Phänomen, das als Barotrauma bekannt ist. Besonders schwerwiegend sind diese Schäden bei Fischen, deren Schwimmblase in der Nähe des Ohrs liegt, da die Schwimmblase den Druckimpuls verstärkt, bevor er das Gehörorgan erreicht.

Neben den Gehörschäden löst die physikalische Störung, die anthropogener Lärm im Strömungs- und Druckfeld des Fischschwarms verursacht, eine Alarmreaktion aus, die sich wie eine Informationswelle ausbreitet: Zuerst reagieren die Individuen, die der Lärmquelle am nächsten sind, und von ihnen wird der Alarm an weiter entfernte Individuen weitergeleitet. Je kürzer die Reaktionszeit der einzelnen Individuen ist, desto schneller breitet sich diese Alarmwelle aus. Auch die Dichte des Schwarms trägt zur schnelleren Ausbreitung bei, da benachbarte Individuen näher beieinander sind und das Alarmsignal somit weniger Zeit benötigt, um sich zu verbreiten.

Wenn anthropogener Lärm nicht nur punktuell auftritt, sondern kontinuierlich ist, verfestigt sich die Desynchronisation des Schwarms. Der Schwarm selbst erhöht schließlich seine Alarmschwelle – ein Gewöhnungsphänomen, bei dem die Gruppe nicht mehr mit der gleichen Intensität auf Reize reagiert, die zuvor eine Alarmreaktion ausgelöst hätten. Diese Gewöhnung reduziert folglich die Reaktion des Schwarms auf reale Bedrohungen, wie beispielsweise die Annäherung eines Raubtiers, da das Alarmsystem nach längerer Lärmbelastung weniger empfindlich geworden ist. Schwärme, die chronisch anthropogenem Lärm ausgesetzt sind, weisen eine geringere räumliche Kohäsion, eine größere Distanz zwischen den Individuen, eine höhere Variabilität ihrer Schwimmwege und eine geringere Nahrungssucheffizienz auf. Der Grund dafür ist, dass das akustische und hydrodynamische Kommunikationssystem, das zu Beginn dieses Modells als Grundlage für den Zusammenhalt und die Synchronisation des Schwarms beschrieben wurde, nicht mehr mit der gleichen Zuverlässigkeit funktioniert. Diese Folgen spiegeln sich im körperlichen Zustand der einzelnen Individuen im Schwarm und in ihrer Rekrutierung wider, also darin, wie viele von ihnen überleben und sich erfolgreich in die erwachsene Population integrieren.

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