Schwarmintelligenz
Biologe Iain Couzin: "Tiere sind besser darin, kollektive Entscheidungen zu treffen"
Der Brite Iain Couzin erforscht Schwarmverhalten bei Tieren, Menschen und einzelnen Zellen. Alte Vorstellungen von Schwärmen müssen seiner Ansicht nach revidiert werden
Interview
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Reinhard Kleindl
Wer jemals Ameisenstaaten oder große Vogelschwärme genauer beobachtet hat, kann leicht ins Staunen kommen: Die Tiere sind in der Lage, riesige geordnete Strukturen zu bilden, die für das einzelne Individuum unmöglich zu überblicken sind, und sich wie ein eigener Organismus verhalten. Wie das möglich ist, untersucht seit vielen Jahren der britische Biologe Iain Couzin, der an der Universität Konstanz und am Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie forscht. Dazu steckt er Zebrafische in Virtual-Reality-Umgebungen, baut Schwärme aus Robotern und wendet das gewonnene Wissen auch auf Gruppen von Menschen an. Im Rahmen der 14. Europäischen Konferenz für Mathematische und Theoretische Biologie an der Universität Graz hielt er am vergangenen Freitag einen öffentlichen Vortrag über seine Arbeit. Der STANDARD traf ihn zum Gespräch.
STANDARD: Gerade sehr einfache Tiere wie Ameisen bilden äußerst komplexe Staaten. Wie ist das möglich?
Couzin: Wanderameisen sind ein sehr interessantes Beispiel, weil sie einige der größten Ameisenkolonien der Welt bilden. Sie können 20 Millionen Tiere haben, und die afrikanischen Wanderameisen sind komplett blind. Und trotzdem können die Tiere als Kollektiv Probleme lösen, wie Brücken mit ihren Körpern zu bauen, um Gräben zu überwinden. Da sie dieses Problem gemeinsam lösen, konnten sie im Laufe der Evolution die Kosten für die individuelle Intelligenz senken, denn das Gehirn braucht sehr, sehr viel Energie, wenn man es mit Muskeln vergleicht. Wird also das Sehvermögen nicht mehr benötigt, lässt sich eine beträchtliche Menge an Energie einsparen. Die Wanderameisen treiben das ins Extrem und können trotzdem als Kollektiv komplexe Aufgaben lösen.
STANDARD: Die Gründe für Schwarmverhalten bei Tieren sind dabei nicht immer naheliegend. Können Sie ein Beispiel geben?
Couzin: Was wir bei Heuschrecken festgestellt haben, ist, dass sie alles andere als kooperativ sind – Heuschrecken in einem Schwarm befinden sich vielmehr auf einem Zwangsmarsch. Wenn beispielsweise in Ostafrika Regen einsetzt, können die Heuschreckenpopulationen immer weiter wachsen, doch sobald eine Dürre eintritt oder die Heuschrecken die verfügbare Nahrung aufgefressen haben, sind sie gezwungen, sich zusammenzuschließen. Und wenn sie zu schwärmen beginnen, werden sie zu Kannibalen: Jedes einzelne Tier versucht, das vor ihm liegende zu erwischen und dem hinter ihm liegenden auszuweichen. Das Ergebnis davon ist, dass sie dazu neigen, die nährstoffreichen Bereiche gewissermaßen im Gleichklang zu verlassen, wobei sie verzweifelt um ihr Leben kämpfen.
STANDARD: Wie einfach darf ein Lebewesen sein, um noch komplexe Schwärme bilden zu können? Gibt es eine Grenze?
Couzin: Nein, nicht wirklich. Unsere Körper sind schließlich auch Kollektive. Man braucht also nicht einmal Tiere, um komplexes Verhalten zu erhalten. Die Interaktionen können ziemlich einfach sein, was nicht heißt, dass die Individuen selbst sehr einfach gestrickt sein müssen. Es ist einfach so, dass manchmal einfache Interaktionsregeln ausreichen, auch bei Menschen. Wenn wir uns in großen Menschenmengen befinden, sind wir uns gar nicht bewusst, wie wir uns in Relation zu anderen verhalten. In Menschenmengen sind wir dabei eigentlich recht vorhersehbar, weil wir gewissermaßen auf Autopilot agieren.
STANDARD: Folgen Menschenmengen und Zellen im Körper also denselben Gesetzen? Wie universell sind diese Regeln?
Couzin: Ich glaube, es gibt einige wirklich grundlegende mathematische Prinzipien, die all diese verschiedenen Größenordnungen miteinander verbinden. Ob es nun um die Klebrigkeit der Zellen geht, die dazu führt, dass sie ihre Bewegungsrichtungen aufeinander abstimmen, oder ob es sich um etwas Kognitives handelt – wir beobachten immer noch plötzliche Verhaltenswechsel und bestimmte Verhaltensmuster. Trotz der Vielfalt der Interaktionen entsteht auf einer größeren Ebene etwas Einfaches, das recht vorhersehbar ist, auch wenn die einzelnen Einheiten selbst dies vielleicht nicht sind, wie Aggregatzustände in der physikalischen Welt.
STANDARD: Wie hat sich unser Bild zur Bildung von Schwärmen in den vergangenen Jahren verändert?
Couzin: Als wir anfingen, uns mit Tierkollektiven zu beschäftigen, hatten wir keine experimentellen Daten. Deshalb griffen wir auf computergestützte Modelle zurück. Diese Modelle waren stark von der Chemie und Physik inspiriert, insbesondere von den Wechselwirkungen, die man zwischen Molekülen beobachtet. Sie waren also ziemlich weit von der Biologie entfernt. Die neuronalen Netzwerke, die Informationen verarbeiten, wurden dabei eigentlich gar nicht berücksichtigt. Als wir begannen, die Tiere detailliert in Gruppen zu verfolgen und diese Hypothesen zu überprüfen, fanden wir keine Belege dafür.
STANDARD: Gibt es eine bessere Erklärung?
Couzin: Vor wenigen Jahren wurden im Gehirn Strukturen entdeckt, die Ring-Attraktor-Netzwerke genannt werden. Sie entwickelten sich unabhängig voneinander in verschiedenen Tierarten, in Wirbeltieren ebenso wie in Fliegen. Ich halte es für ein bemerkenswertes Beispiel für konvergente Evolution. Dies hat uns daraufhin dazu veranlasst, unsere Vorstellungen davon, wie kollektives Verhalten koordiniert wird, neu zu überdenken. Wir konnten mit diesem Wissen Experimente durchführen, um die klassischen Modelle mit dem neuen kognitiven Zugang zu vergleichen. Und wir haben ziemlich überzeugende Belege dafür gefunden, dass die alten Theorien falsch sind und wir den neuen Ansatz übernehmen müssen. Viele Dinge, die wir über kollektives Verhalten zu wissen glaubten, sind also nicht korrekt. Aber wir haben zugleich zum ersten Mal die Möglichkeit, über abstrakte Modelle hinauszugehen und die neuen Modelle auf neurobiologische Prinzipien und eine neuronale Architektur zu gründen, die sich überall in der Natur findet.
STANDARD: Viele im Kollektiv agierende Tiere scheinen sich für die Gruppe aufzuopfern, für das große Ganze und den Fortbestand des Kollektivs. Ist dieses Bild richtig, oder profitieren auch einzelne Individuen?
Couzin: In der Biologie ist es äußerst selten, dass etwas nur der Gruppe dient. Fast immer geht es um den Vorteil des Individuums. Sie sind meist genetisch nicht eng verwandt und tun, was gut für sie ist und was ihre Gene verbreitet. Wir haben einmal Paviane untersucht, weil sie den Ruf haben, dass sie eine starke, auf Dominanz begründete Hierarchie haben. Die Männchen sind dominant, und an der Spitze steht das Alpha-Männchen. Wenn man sich Fernsehdokumentationen ansieht, lernt man dort, dass dieses Männchen entscheidet, was zu tun ist. Doch das erwies sich als nicht richtig. Die Gruppe trifft sehr demokratische Entscheidungen, die es auch anderen Individuen erlauben, vom intelligenten Verhalten der ganzen Gruppe zu profitieren. Erst wenn eine gute Futterquelle gefunden wird, dominiert das Alpha-Männchen. Man muss sehr aufpassen und alles aus der Perspektive einzelner Tiere betrachten, denn egoistische Individuen können von der kollektiven Intelligenz und Wahrnehmung einer Gruppe profitieren.
STANDARD: Sehr einfache Tiere wie Ameisen scheinen mit dem Zusammenleben viel besser zurechtzukommen als Menschen. Woran liegt das?
Couzin: Ich glaube, eine der großen Herausforderungen für den Menschen besteht darin, dass wir evolutionär nicht darauf ausgerichtet sind, in Großstädten oder sehr großen Gesellschaften zu leben – insbesondere in der heutigen Zeit, in der die Kommunikation, insbesondere die digitale Kommunikation, sehr schnell vonstattengeht. Das ist etwas, womit wir nicht zurechtkommen. Wir haben uns in kleinen Familiengruppen oder Clans entwickelt, in denen die Geschwindigkeit der Kommunikation – sei es durch Sprechen, Schreiben oder Ähnliches – relativ langsam war. Einer der Gründe, warum Tiergruppen so klug sind, liegt darin, dass jedes einzelne Tier gewissermaßen seine eigene Einschätzung, sein eigenes Urteil bildet und diese dann über das soziale Gefüge zusammengeführt werden. Wir Menschen hingegen lassen uns oft beeinflussen. Das macht es für uns viel schwieriger, tatsächlich kluge Entscheidungen zu treffen. In vielerlei Hinsicht sind Tiere viel, viel besser darin, kollektive Entscheidungen zu treffen als Menschen. (Reinhard Kleindl, 19.7.2026)
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