Schlaue Schwärme

Schwärme finden Lösungen für Probleme, zu denen ein einzelnes Tier oder ein Mensch nicht in der Lage ist. Treffen Schwärme also die klügeren Entscheidungen? Und sind die immer schlau? Schwärme faszinieren. Ihre Bühne sind Himmel, Erde und das Wasser. Manche bringen uns zum Staunen. Andere zum Schaudern. Wissenschaftler und Buchautoren bescheinigen Schwärmen eine Intelligenz, die weit über die des Individuums hinausgeht. Der Schwarm findet deutlich effizientere und klügere Lösungen. Macht ihn das gefährlich? Viele Vogelschwärme erzeugen Muster, die sich im Sekundentakt neu erfinden.
Strandläufer und Stare tanzen nach geheimnisvollen und uralten Choreografien in riesigen Schwärmen über unseren Köpfen. Spektakuläre Formationsflüge bringen Laien und Forscher gleichermaßen zum Staunen. Im vergangenen Jahrhundert glaubten Verhaltensbiologen noch, Telepathie mache diesen Gleichklang der Bewegungen im Starenschwarm möglich. Erst in den vergangenen zwölf Jahren konnten Schwarmintelligenz-Forscher mithilfe von Physikern und Biologen wichtige Mechanismen bei Formationsflügen entschlüsseln.
Prof. Charlotte Hemelrijk von der Universität Groningen liefert verblüffende Einblicke in „das sich selbst organisierende System“ Starenschwarm. Die Forscherin zeigt auf, wie die kommunikativen Vögel sich mittels Körpersprache untereinander anziehen, ihre Bewegungen aneinander ausrichten und koordinieren, um bei Geschwindigkeiten von bis zu 25 Metern pro Sekunde Kollisionen zu vermeiden. Ameisen sind soziale Insekten, die im Schwarm zu unglaublichen Leistungen fähig sind.
Als Volk leben sie in einem gut organisierten Staat und treffen wichtige Entscheidungen durch demokratische Abstimmungen zum Wohle aller. In ihren großen Kolonien gibt es Generalisten und Spezialisten, die sich organisieren und anfallende Arbeiten durchführen. Ganz ohne eine zentrale Instanz, die die unterschiedlichen Aufgaben verteilt und Befehle gibt. Prof. Christoph Kleineidam von der Universität Konstanz veranschaulicht mithilfe spektakulärer Versuche, wie Ameisen kommunizieren, sich gegenseitig helfen und warum sie nie im Stau stehen.
Softwareingenieure haben sich Prinzipien des Ameisenstaates abgeschaut, um Routenplanungen im Logistikbereich zu optimieren sowie stabilere Telefonnetzwerke und schnelleres Internet zu ermöglichen. Sind Ameisen-Algorithmen ähnlich effizient wie ihre biologischen Vorbilder? Wie stark beeinflussen intelligente Schwarmsysteme von Onlineversandhändlern und Social-Media-Kanälen uns als User mithilfe maßgeschneiderter Empfehlungsalgorithmen? Und – werden wir dadurch schlauer oder dümmer? Viele glauben bis heute, Schafe seien die Inkarnation von Dummheit.
Schäferin Anne Krüger-Degener arbeitet auch als Tier- und Kommunikationstrainerin. Mithilfe ihrer ausgebildeten Border Collies veranschaulicht sie die „räumliche Sprache“ der wolligen Wesen, demonstriert, wie gut Schafe rechnen können und über welch’ scharfen Verstand sie tatsächlich verfügen. Darüber hinaus pflegen Schafe unsere Kulturlandschaft und kennen sich auch in Pflanzenkunde bestens aus.
Wer als Landwirt auf ihre Expertise verzichten muss, kann sich bei der Pflege von Wiesen und Äckern von anderen Helfern unterstützen lassen. Professor Heiko Hamann von der Universität zu Lübeck führt mit seinem Team in einem Freilandversuch vor, wie ein Schwarm Bodenroboter in Zukunft manche Landwirtschaft intelligenter machen könnte. Auch unser Lieblingsnutztier – die Honigbiene – ist hochbegabt. Prof. Jürgen Tautz kommt aus dem Schwärmen für die kleinen Intelligenzbestien nicht heraus.
Die Honigbiene kann rechnen, Gesichter erkennen und ist ein wahres Kommunikationsgenie. Nicht nur wegen ihres berühmten Schwänzeltanzes. Jürgen Tautz hat herausgefunden, dass ihre Kommunikationswege weitaus komplexer sind, als bis heute im Biologieunterricht gelehrt wird. Faszinierende Makro- und Highspeedaufnahmen zeigen, wie wild lebende Honigbienen ihren Schwestern selbst weit entfernte Nahrungsquellen „mitteilen“ oder wie der Schwarm selbst in einem „Wald vor lauter Bäumen“ die beste Baumhöhle findet.
Vom Schwarmverhalten der Honigbienen haben sich Kommunikations- und Navigationsexperten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen inspirieren lassen. Dr. Dmitriy Shutin und sein Team lassen Hexakopter ausschwärmen, um unsichtbare Gase aufzuspüren. Wie ihre lebenden Vorbilder bleiben die fliegenden Roboter dabei ständig im Gespräch. „Terra X: Schlaue Schwärme – Rätselhafte Kräfte“ wird am Sonntag, 12. März 2023, um 19:30 Uhr ausgestrahlt. Beide Folgen sind ab Mittwoch, 22. Februar 2023, in der ZDFmediathek verfügbar. (Text: ZDF)

Schwärme finden Lösungen für Probleme, zu denen ein einzelnes Tier oder ein Mensch nicht in der Lage ist. Treffen Schwärme also die klügeren Entscheidungen? Und sind die immer schlau? Schwärme faszinieren. Ihre Bühne sind Himmel, Erde und das Wasser. Manche bringen uns zum Staunen. Andere zum Schaudern. Wissenschaftler und Buchautoren bescheinigen Schwärmen eine Intelligenz, die weit über die des Individuums hinausgeht. Der Schwarm findet deutlich effizientere und klügere Lösungen. Macht ihn das gefährlich? Fischschwärme aus Millionen von Individuen pulsieren als glitzernder Superorganismus unter Wasser.
In 550 Millionen Jahren Evolution haben Fische Fähigkeiten entwickelt, die verblüffen. Sie können hören, riechen und miteinander kommunizieren. Wie aber schafft es eine so große Menge einzelner Fische, sich immer wieder zu ordnen und im Gleichklang zum jeweiligen Nachbarn zu bewegen? Woran orientieren sie sich? Schwarmintelligenz-Forscher Jens Krause sucht schon seit Jahrzehnten Antworten auf solche Fragen. Mithilfe seines winzig kleinen „Robofisches“ hat der Verhaltensbiologe herausgefunden, dass jeder Fisch einen eigenen Charakter besitzt, für sich selbst entscheidet und trotzdem kollektive Entscheidungen zustandekommen, die von allen Fischen im Schwarm getragen werden.
Unter bestimmten Umständen verstoßen Fische gegen Regeln. Menschen auch. Wie viel Hering steckt in einem Menschenschwarm? Das untersucht Jens Krause gemeinsam mit seinem Kollegen Prof. Marcel Brass vom Institut für Psychologie an der Humboldt-Universität zu Berlin.
Schlägt beim Regelbrechen das Konzept der Schwarmintelligenz möglicherweise in Schwarmdummheit um, als Folge des Herdenverhaltens? Laufen wir bei einer roten Ampel über die Straße, weil andere das auch tun? Mithilfe von Feldversuchen zeigen die beiden Forscher auf, wie sehr die Gruppe Einfluss auf das Verhalten Einzelner nimmt. Selbst wenn die ursprüngliche Absicht jedes Individuums eine andere war. Auch Prof. Iain Couzin, Direktor des Max-Planck-Instituts für Verhaltensbiologie, Abteilung für Kollektivverhalten, gilt als Meister für geisterhafte Mechanismen in großen Kollektiven.
Der Schwarmintelligenz-Forscher demonstriert, welche Reize ein Individuum dazu bringen, das Verhalten zu ändern, und warum Fische mitunter dazu neigen, sich der Mehrheit anzuschließen. So hat er mit seinem Team unsichtbare Federkräfte in Fischschwärmen entdeckt. Die erklären, wie der Schwarm Probleme lösen kann, die ein einzelner Fisch nicht lösen könnte. Zudem zeigt Iain Couzin, welch’ „kannibalistischen“ Mechanismen in großen Schwärmen von Wanderheuschrecken wirken, die in Afrika regelmäßig zu Plagen biblischen Ausmaßes werden und große Hungersnöte auslösen.
So blutig Wanderheuschrecken unterwegs sind, so harmlos ist dagegen ein Millionenheer libellengroßer Eintagsfliegen. Dicht wie die Flocken eines Schneesturms rauben Theiß-Fliegen jedes Jahr dem staunenden Beobachter die Sicht. Nur wenige wissen, dass dieses Schauspiel seit Urzeiten stattfindet. Im Hortobágy, Ungarns ältestem Nationalpark, kann man die sogenannte Theiß-Blüte auch heute noch erleben.
Eintagsfliegen gelten als „Sinnbild für Vergänglichkeit“. Im Schwarm widmen sie ihr kurzes Leben als Vollinsekt dem Sex und der Fortpflanzung. Ob dieses Konzept intelligent ist, bleibt offen. Fest steht jedoch – ihr Erfolg gibt ihnen seit 355 Millionen Jahren recht. Wie komplex Mechanismen in manchem Schwarm sind, verdeutlicht das Beispiel der putzig und friedlich wirkenden Erdmännchen. Beim Thema Auseinandersetzung haben sie es zu wahrer Meisterschaft gebracht.
Sie leben in ihren Kolonien eine Art „streitbare Demokratie“ – wie die Forschung ähnliche Prinzipen für menschliche Gesellschaften nennt. Denn Erdmännchen streiten kontrovers und heftig. Um den besten Futterplatz zum Beispiel. Aufgrund unterschiedlicher Interessen machen die Entscheidungsträger der Gruppe aber unterschiedliche Fehler. Weit besser, als würden alle die gleichen Fehler machen. So dient ihr Streit dem Wohle aller. Welche Mechanismen in Menschenmengen bei großen Demonstrationen greifen, untersucht Prof. Anne Nassauer von der Universität Erfurt.
Die Sozialforschung hat Verblüffendes herausgefunden. Nur in absoluten Ausnahmefällen – in rund zwei Prozent aller politisch motivierten Proteste – kommt es in Deutschland tatsächlich zum Ausbruch von Gewalt. Selbst, wenn Aktivisten unter den Demonstranten sind, die die Polizei als „tendenziell gewaltbereit“ einstuft. Anne Nassauer schlussfolgert, Gewalt sei nicht triebgesteuert und entstehe selten aus einem geplanten Kalkül heraus, sondern vielmehr spontan aus der Situation, wenn Menschen überfordert seien und sich Chaos, Verwirrung und Angst breitmachen.
Bis es so weit komme, müsse aufseiten der Demonstranten und der Polizei viel passieren. „Dynamische Prozesse“ nennt sie solche spontanen Entwicklungen und zeigt am Beispiel einer 1.-Mai-Demonstration in Berlin und der Anti-G8-Demonstration in Rostock von 2007, wie diese Prozesse ablaufen. Mit großen Bildern der Tierfilmer Ingo Arndt, Robin Jähne und Ruedi Abbühl liefert die zweiteilige ZDF-„Terra X“-Dokumentation „Schlaue Schwärme verblüffende Antworten.
Unterschiedlichste Experimente aus Bereichen der Verhaltensbiologie, Sozialwissenschaft, Künstlichen-Intelligenz-Forschung und Robotik lüften manche Geheimnisse verschiedener schlauer Schwärme. International renommierte Wissenschaftler und Experten räumen mit Vorurteilen auf und zeigen, wie intelligent mancher Schwarm ist und was das mit uns Menschen zu tun hat. Außerdem erklären sie an ausgesuchten Beispielen die Weisheit der vielen. Beide Folgen „Terra X – Schlaue Schwärme“ sind ab Mittwoch, 22. Februar 2023, in der ZDFmediathek verfügbar. (Text: ZDF)