Eine dunkle Herde Dunlins sprintet direkt über einen Sumpf-bis ein Merlin erscheint und sie alle im selben Moment auftauchen, ihre leuchtend weißen Unterteile blinken und ihre Gruppe mit schockierender Schnelligkeit in eine Sanduhrform umordnen., Ein fernes Rauschen der Stare—und ja, das ist wirklich der wunderbare Begriff für eine Gruppe dieser oft böswilligen Vögel-rollt 10.000 oder mehr, „wie ein betrunkener Fingerabdruck über den Himmel“, wie der Dichter Richard Wilbur schrieb, und verschmiert den Dämmerungshorizont mit der Schnelligkeit einer pulsierenden Qualle.
Seit Urzeiten haben sich Menschen Massen von Vögeln angesehen, die sich als eine bewegen, und sich gefragt, wie sie es tun. Die alten Römer hatten ihre Erklärung: Götter, glaubten sie, deuteten auf ihre Absichten in der Art, wie Vögel flogen., Jahrhunderts, vielleicht fast so leichtgläubig, tasteten nach so mysteriösen und sogar mystischen Konzepten wie „natürlicher Telepathie“ oder einer „Gruppenseele“.““Es ist übertragenes Denken, Gedankenübertragung-kollektives Denken praktisch. Was kann es sonst noch sein?“ein britischer Naturforscher, eher kläglich, im Jahr 1931.
Siehe die begleitende Fotogalerie dieses Artikels
Natürlich strömen viele Vögel., Aber nur eine relative Handvoll fliegt wirklich zusammen und schuf das, was der Biologe der University of Rhode Island, Frank Heppner, in den 1970er Jahren vorschlug, „Flugherden“ zu nennen: nämlich hochorganisierte Linien oder Cluster. Pelikane, Gänse und andere Wasservögel bilden Linien und Linien, vermutlich um aerodynamische Faktoren zu nutzen, die Energie sparen. Aber die beeindruckendsten Flocker sind wohl diejenigen, die große, unregelmäßig geformte Massen bilden, wie Stare, Shorebirds und Amseln., Sie fliegen oft mit Geschwindigkeiten von 40 Meilen oder mehr pro Stunde, und in einer dichten Gruppe kann der Raum zwischen ihnen nur ein bisschen mehr als ihre Körperlänge sein. Dennoch können sie erstaunlich scharfe Kurven machen, die für das bloße Auge völlig im Einklang zu führen scheinen. Stellen Sie sich vor, Sie machen unverständliche Ausweichmanöver zusammen mit all den anderen sich schnell bewegenden Fahrern um Sie herum auf einer Schnellstraße, und Sie bekommen eine Vorstellung von der Schwierigkeit.
Kein Wunder, dass Beobachter nach einer Erklärung suchen., Als Heppner, der jetzt im Ruhestand ist, vor mehr als 30 Jahren anfing, Taubenherden zu studieren, schlug er vor, dass sie über eine Art neurologisch basiertes „biologisches Radio kommunizieren.“
„Die Tatsache, dass wir nicht aus der Stadt geworfen wurden, ist ein Hinweis darauf, wie verzweifelt wir waren, dieses Zeug zu erklären“, sagt er jetzt.
Heute haben technologische Innovationen, von der Hochgeschwindigkeitsfotografie bis hin zu Computersimulationen, es Biologen ermöglicht, Vogelschwärme wie nie zuvor zu betrachten und zu analysieren. So hat eine neue Welle des Interesses von anderen Wissenschaftlern, darunter Mathematiker, Physiker, sogar ökonomen., Infolgedessen sind Forscher näher als je zuvor, um wirklich in den Geist der Herde zu gelangen.
„Es gibt eine Menge, die wir jetzt nicht wissen“, sagt Heppner, “ aber ich denke, wir werden tatsächlich wissen, wie und warum Vögel in organisierten Gruppen innerhalb von fünf Jahren fliegen.“
Auf einer Ebene ist schon lange klar, was los ist, wenn Tiere ihre Bewegungen synchronisieren—seien es Enten, Gnus, Heringe oder soziale Insekten. Mehr Augen und Ohren bedeuten erhöhte Möglichkeiten, Nahrung zu finden und verbesserte Chancen, ein Raubtier rechtzeitig zu erkennen.,
Es ist, wenn ein Raubtier lunges, obwohl, dass in einer Menschenmenge wirklich auszahlt. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Personen, die in Gruppen reisen, fast immer anfälliger sind, wenn sie alleine verirren. Das liegt nicht zuletzt an den verwirrenden Dingen, die eine Assemblage tun kann. Durch schnelles Drehen oder einfaches Kippen um ihre Achse können Dunlins das Erscheinungsbild ihres Gefieders von dunkel (ihre Oberteile) auf hell (ihre Unterteile) verschieben, wodurch ein schneller Blinkeffekt entsteht, der Raubtiere erschrecken oder verwirren kann., Studien haben gezeigt, dass Merlins, die Küstenvögel jagen, tatsächlich am erfolgreichsten sind, wenn sie Individuen verfolgen. Falken gehen nach dicht gepackten Massen von Dunlins und anderen shorebirds, aber diese Jagden sind am ehesten erfolgreich zu sein, wenn der Angriff einen Solo-Vogel verursacht zu verirren. Sicherheit in Zahlen, mit anderen Worten: Vögel, die zusammenbleiben, neigen dazu, zusammen zu überleben.
„Single zu sein ist immer riskanter“, sagt Claudio Carere, ein italienischer Ornithologe, der an einer gemeinsamen Studie zur Beflockung von Staren in Rom beteiligt ist.,
Der britische Evolutionsbiologe William Hamilton prägte 1971 den Begriff „egoistische Herde“, um dieses Phänomen zu beschreiben. Jedes Mitglied einer Herde, schrieb er, handelt aus einfachem Eigeninteresse. Wenn sich ein Raubtier einer Herde nähert, bewegen sich alle Individuen in der Gruppe an den sichersten Ort—nämlich in die Mitte der Gruppe—, um die Wahrscheinlichkeit einer Gefangennahme zu verringern. Beobachtungen von jugendlichen Shorebirds haben angedeutet, dass es eine Weile dauern kann, bis sie den Dreh rausbekommen, weil sie erst im Laufe der Zeit lernen, zusammenhängende Gemeinden zu bilden., Wie sie es tun, diktiert die natürliche Selektion, dass die Vögel, die am wenigsten in der Lage sind, mit der Gruppe zu hängen, am wahrscheinlichsten von Raubtieren gefangen werden.
Eigeninteresse an sich kann viele der beobachteten Dynamiken der Herdenbewegung erklären, wie z. B. die Dichte. Es kann jedoch nicht erklärt werden, wie die Vögel die Informationen erhalten, die sie benötigen, um sich synchron zu bewegen und einem Raubtier auszuweichen. Es gibt keine Möglichkeit, dass jedes Mitglied der Gruppe einen schnell fliegenden Falken gleichzeitig sehen kann. Wie können sie dann möglicherweise wissen, in welche Richtung sie sich bewegen müssen, um dies zu vermeiden?
Ein Hinweis kam aus Studien von Fischen., Viele Schularten manövrieren so kompliziert wie die zusammenhängendsten Vogelschwärme—und sie sind viel einfacher zu studieren, weil sie in offenen Tanks von oben beobachtet und fotografiert werden können. In den 1960er Jahren testete ein russischer Biologe, Dmitrii Radakov, Schulen und stellte fest, dass sie Raubtiere als Ganzes erfolgreich vermeiden können, wenn jeder Fisch einfach seine Bewegungen mit denen seiner Nachbarn koordiniert. Selbst wenn nur eine Handvoll von Individuen weiß, woher ein Raubtier kommt, schrieb er, können sie eine riesige Schule leiten, indem sie eine Wendung einleiten, die ihre Nachbarn nachahmen—und die Nachbarn ihrer Nachbarn und so weiter., Im Gegensatz zu linearen Gänseherden, die einen klaren Führer haben, sind Cluster demokratisch. Sie funktionieren von der Basis; Jedes Mitglied kann eine Bewegung initiieren, der andere folgen werden.
Die Verfeinerung von Radakovs Theorie musste bis in die 1980er Jahre warten, als Computerprogrammierer begannen, Modelle zu erstellen, die zeigen, wie simulierte Tiergruppen auf die Bewegungen von Individuen in ihnen reagieren können. Es stellt sich heraus, dass nur drei einfache Regeln ausreichen, um eng zusammenhängende Gruppen zu bilden., Jedes Tier muss vermeiden, mit seinen unmittelbaren Nachbarn zu kollidieren, sich im Allgemeinen von anderen seiner Art angezogen zu fühlen und sich in die gleiche Richtung wie der Rest der Gruppe zu bewegen. Stecken Sie diese drei Eigenschaften in ein Computermodell, und Sie können „virtuelle Schwärme“ aller Arten von Kreaturen erstellen, die Sie mögen. Sie verändern die Dichte, verändern ihre Form und schalten einen Cent ein—genau wie echte Vögel. Die Macher von Filmen, vom König der Löwen bis zum Finding Nemo, haben ähnliche Software verwendet, um realistisch aussehende Bewegungen in großen Gruppen darzustellen-ob Gnus oder treibende Quallen.,
Die reale Welt läuft jedoch nicht wie Software. Ein Problem mit dem Basismodell ist, dass es nicht ausreichend erklärt, wie Vogelschwärme so schnell reagieren können wie sie. Das hat Wayne Potts in den späten 1970er Jahren als Doktorand realisiert. Potts, der heute Biologe an der University of Utah ist, hat am Ende Dunlins am Puget Sound studiert. Indem er Filme über ihre Herden machte und Frame für Frame analysierte, wie sich jeder einzelne Vogel bewegte, konnte er zeigen, dass eine Kurve durch eine Herde plätschert, genau wie eine Cheerleading-Welle durch Sportfans in einem Stadion geht., Er erklärte den Befund mit dem Namen seiner Theorie: der “ Chorus line Hypothese.“Eine einzelne Tänzerin, die darauf wartet, dass sich ihr unmittelbarer Nachbar bewegt, bevor sie ihren Tritt einleitet, wird zu langsam sein; Ebenso beobachtet ein Dunlin eine Reihe von Vögeln, nicht nur seine nächsten Nachbarn, nach Hinweisen. Dieser Befund brachte die alte Telepathie-Idee zur Ruhe.
„Die Welle breitete sich mindestens dreimal schneller durch die Herde aus, als erklärt werden könnte, wenn sie nur ihre unmittelbaren Nachbarn beobachteten“, sagt Potts. „Aber es war wahrscheinlich nichts Übersinnliches los.,“
Jedes Jahr überwintern Herden von vielen tausend Staren an großen Ställen in Rom. Sie schmieren jeden Nachmittag, kurz vor der Dämmerung, den verdunkelten Himmel und fliegen aus den ländlichen Olivenhainen herein, wo sie sich ernähren—treue Pendler umgekehrt, wie Rachel Carson einmal über die vorhersehbaren Gewohnheiten der Vögel schrieb. Tausende verschmelzen und bilden dichte Kugeln, Ellipsen, Säulen und wellenförmige Linien, die nacheinander die Form ihrer Herden innerhalb von Augenblicken verändern. Sie ärgern viele Bewohner, die müde von dem Kot sind, den sie zurücklassen. Andere lieben ihre aufwendigen Displays.,
„Wenn sie sich den Hähnen nähern, werden die Stare regelmäßig von Falken angegriffen und zeigen erstaunliche Beflockung Verhalten“, sagt Carere. „Sie verdichten und zerlegen sich, spalten und verschmelzen, bilden ‚Terrorwellen ‚“ —Impulse, die sich im Bruchteil einer Sekunde von einem sich nähernden Falken entfernen. „Das ist etwas, das durch den Anblick fantastisch ist, wie indische Rauchsignale.“
In den Küstenfeuchtgebieten im Südwesten Dänemarks, wo einige Starenherden im Frühjahr mehr als eine Million zählen können, bezeichnen Einheimische ihre Spätnachmittagssonne als“ schwarze Sonne“, weil sie den Himmel buchstäblich verdunkeln., Die Stare in Rom sind jedoch besonders bequem zu studieren, da sich einer ihrer Hauptställe in einem Park zwischen dem Hauptbahnhof der Stadt und einer der Zweigstellen des Römischen Nationalmuseums befindet.
Forscher eines kollaborativen paneuropäischen Projekts namens StarFLAG haben in zwei letzten Wintern viele Stunden auf dem Dach des historischen Palazzo Massimo des Museums verbracht und ein Paar ausgerichtete Kameras auf Herden von vielen tausend Stare gerichtet, die Kunstflug zeigen., Einige Forscher hatten zuvor stereoskopische Hochgeschwindigkeitsfotografie verwendet, um die Struktur des Ganzen zu analysieren, aber sie konnten dies nur mit relativ kleinen Gruppen tun. Sobald eine Herde 20 bis 30 Vögel überschritt, wurde ihre Struktur unmöglich auseinander zu reißen. „Man muss sagen, wer in den Bildern der verschiedenen Kameras wer ist, die sehr unterschiedlich aussehen“, sagt Andrea Cavagna, eine italienische Physikerin, die mit StarFLAG arbeitet. „Das ist mit dem Auge sehr schwierig und für tausend Vögel völlig unmöglich.,“
Durch die Verwendung von Software aus dem Bereich der statistischen Mechanik, die die Eigenschaften von Materialien durch Untersuchung ihrer molekularen Struktur erklärt, konnten Cavagna und andere Physiker nun bis zu 2.600 Stare in verschiedenen Fotografien miteinander abgleichen. Dadurch können sie die dreidimensionale Struktur von Herden viel genauer abbilden als je zuvor., Auf dem Bildschirm können sie nehmen, was dem menschlichen Auge als feste, abgerundete Masse von Vögeln erscheint, und erfahren, ob es sich tatsächlich um eine Kugel oder vielmehr um eine andere kompliziertere Form handelt, wie einen Pfannkuchen, eine Säule oder eine offene Tasse. Sie können es aus jedem Winkel betrachten und beobachten, wie es mit 10 Bildern pro Sekunde seine Form ändert.
Das Ergebnis war eine Infusion quantifizierbarer Beobachtungen in ein Feld, das lange Zeit voller Spekulationen war. Durch das Vergrößern der dreidimensionalen Rekonstruktionen können die Forscher beginnen, die räumlichen Beziehungen einzelner Stare untereinander zu verstehen., Sie haben festgestellt, dass, egal wie dicht eine Herde von außen erscheint, ihre Mitglieder nicht gleichmäßig wie Punkte auf einem Gitter verteilt sind. Vielmehr hat jedes Mitglied viel Platz hinter und vor sich. Wie Fahrer auf einer Autobahn scheinen Stare nichts dagegen zu haben, Nachbarn an ihren Seiten—oder oben und unten—zu haben, solange sie Freiraum vor sich haben.
Das macht Sinn, da das Vorhandensein eines klaren Weges in Fahrtrichtung die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen minimiert, sollten die Vögel ihren Kurs abrupt verschieben müssen, wie es wahrscheinlich ist, wenn ein Falke angreift., Aber was an dieser räumlichen Asymmetrie wirklich raffiniert ist, ist, dass die Forscher damit die Anzahl der Nachbarn berechnen konnten, auf die jeder Star genau achtet—eine quantifizierte Ausarbeitung von Potts ‚ Chorus-Line-Idee. Wenn sie Korrelationen zwischen den Bewegungen benachbarter Stare betrachten, können sie zeigen, dass jeder Vogel immer auf die gleiche Anzahl von Nachbarn achtet, egal ob sie näher oder weiter entfernt sind.
Wie viele Nachbarn sind das?, Sechs oder sieben, sagt Cavagna, der darauf hinweist, dass Stare in Herden fast immer viel mehr Vögel in der Nähe sehen können-aber die Zahl kann eng mit der kognitiven Fähigkeit der Vögel zusammenhängen. Labortests haben gezeigt, dass Tauben leicht zwischen bis zu sechs verschiedenen Objekten unterscheiden können, aber nicht mehr. Das scheint genug zu sein. Wenn Sie sich auf mehr als ein oder zwei Nachbarn konzentrieren, kann ein Star bei Bedarf schnell manövrieren., Wenn Sie jedoch die Anzahl der Nachbarn, auf die sie achtet, auf sechs oder sieben beschränken, kann es vermeiden, ihr Gehirn mit weniger zuverlässigen oder einfach überwältigenden Informationen von weiter entfernten Vögeln zu überladen.
Ob diese Nachbarn alles sind, was sie tun, ist jedoch noch nicht bekannt. Mehrere StarFLAG-Mitarbeiter an der Universität Groningen in den Niederlanden haben diese genau beobachteten Herden verwendet, um Computersimulationen zu kalibrieren, die ausgefeilter sind als alle anderen, die zuvor zur Analyse des Herdenverhaltens verwendet wurden., Sie versuchen, die von den Physikern erstellten Modelle zu verfeinern, um die realen Bedingungen, denen Stare ausgesetzt sind, wie Schwerkraft und turbulente Luft, genauer widerzuspiegeln. Die Forscher versuchen auch zu verstehen, wie Stare im Flug kommunizieren; Obwohl sich alle einig sind, dass sie das Sehen verwenden, um in unmittelbarer Nähe zu navigieren, ist dies möglicherweise nicht alles, was sie verwenden.
„Ich denke, es ist akustisch und visuell“, sagt Carere, “ aber wie genau es funktioniert, weiß niemand.“Er schlägt vor, dass ein Starling sogar das taktile Gefühl von Onrushing Air von nahen Nachbarn verwenden kann, um seine Richtung zu lenken., Offensichtlich gibt es noch viel zu lernen von diesen banalsten Vögeln.
Frank Heppner ist zuversichtlich, dass die Forscher bald in der Lage sein werden, viele solcher Geheimnisse zu erklären, auch wenn er weiterhin einige der grundlegendsten Annahmen über das Beflockungsverhalten in Frage stellt. Er fragt sich zum Beispiel, warum die römischen Stare viele Minuten lang so spektakulär über ihren Rastplätzen manövrieren, bevor sie sich niederlassen. Wenn sie wirklich Falken meiden wollten, fragt er, würden sie dann nicht schneller in den Bäumen verschwinden? „Was sie tun, ist keine Raubtiervermeidung“, sagt er. „Es lädt Raubtiere ein.,“
Er spekuliert, dass es ein grundlegendes mathematisches Verhalten geben könnte—die Art von Dingen, die Physiker eine „emergente Eigenschaft“ nennen, in der das Ganze viel größer ist als die Summe seiner Teile. Stare können tun, was sie tun, nur weil ihre individuelle Programmierung komplexe Verhaltensweisen wie Herden unvermeidlich macht., Vogelbeobachter, von allen Menschen, sollte das verstehen, da sie wissen, wie einfache biologische Regeln wie ein grundlegendes menschliches Interesse an bunten, Sich bewegenden Objekten zu unvorhersehbaren und scheinbar irrationalen Verhaltensweisen führen können—wie zum Beispiel nach Brownsville abschießen, um einen goldgekrönten Warbler zu erkennen.
„Es kann sein, dass diese Verhaltensweisen wie ein mathematisches Nebenprodukt der Regeln sind, denen die Vögel folgen“, sagt Heppner. „Es ist durchaus möglich, dass Sie unvorhersehbares Verhalten aus vorhersehbaren Regeln herausholen.“Vielleicht werden Roms Stare noch etwas Licht auf die kollektive Entscheidungsfindung der Menschen werfen.,
Einige mit dem StarFLAG-Projekt verbundene Wissenschaftler untersuchen, wie sich die Wähler auf die Entscheidungen des anderen auswirken und ob Entscheidungen darüber, wo neue Bankfilialen zu finden sind, ein mögliches Beispiel für das Beflockungsverhalten darstellen.
Solche praktischen Anwendungen des Verstehens von Herdenverhalten könnten für manche Menschen genauso viel wert sein wie die Kenntnis der Absichten der Götter. Dennoch sind sie wahrscheinlich weniger wertvoll als eine Anerkennung dafür, wie Menschen bereits Herden betroffen haben., Stare haben in den vergangenen Jahren in Rom nicht in solcher Zahl überwintert, aber der Klimawandel hat in Kombination mit anderen Faktoren die Stadt für sie angenehmer gemacht. Herden vieler Küstenvögel nehmen ab, da ihre Lebensräume und Nahrungsmittel verändert werden. Und es liegt natürlich an uns, dass niemand mehr den Anblick einer der größten Beflockung genießen kann: der Passagiertaube.
Die meisten quintessentiell menschliches Verhalten Herden offenbaren, obwohl, kann sich herausstellen, die Suche nach beiden zu verstehen und genießen sie., Die Menschen wollen wissen, wie die Welt im Allgemeinen funktioniert, aber sie wollen es auch einfach schätzen. Diese blinkenden Dunlins und diese Stare, die wie ein schwarzer Rauch wirbeln, bleiben ein überzeugender Anblick, egal was die Computermodelle postulieren. Zumindest teilweise werden sie weitermachen, wie Richard Wilbur schrieb, “ sich weigern, erwischt zu werden . . . in den Netzen und Käfigen meines Denkens.“
Diese Geschichte lief ursprünglich in der März-April 2009 Ausgabe als “ Flight Plan.“