AMSTERDAM - Jarenlang hebben wetenschappers zich gebogen over het mysterie van vogels die in harmonieus bewegende zwermen vliegen. Nieuw onderzoek van theoretisch biologe prof. dr. Charlotte Hemelrijk van de Rijksuniversiteit Groningen heeft daarin nieuwe inzichten gebracht.

In een publicatie in het wetenschappelijk tijdschrift PloS ONE beschrijven Hemelrijk en wetenschappelijk programmeur Hanno Hildenbrandt met het computermodel StarDisplay een aantal oorzaken van de variatie van vormen van spreeuwenzwermen.

De gesimuleerde spreeuwen ondervonden in StarDisplay een opwaartse kracht, luchtweerstand, zwaartekracht en hellen bij bochten.

Met het dit programma simuleerden de onderzoekers het rondvliegen van spreeuwenzwermen boven een slaapplaats. Telkens als de spreeuwen buiten het gebied rond die plek kwamen, moesten ze terugdraaien.

Zandlopers

Video-opnamen van spreeuwenzwermen die rondvliegen blijken overal ter wereld een variatie te vertonen. Zwermen die veranderen van trechters naar zandlopers, verdichtingen en verdunningen; volgens Hemelrijk komt het allemaal voor.

''Ik wilde nagaan of zelforganisatie van de vogels hier afdoende verklaring biedt'', aldus Hemelrijk.

Botsingen

Via StarDisplay concludeert zij dat de vogels tot elkaar zijn aangetrokken, ze bewegen dezelfde kant op en ze proberen botsingen te vermijden. Verder bevat het wiskundige functies die het vlieggedrag beschrijven met behulp van een vereenvoudigde vorm van aerodynamica.

Eerder keek Hemelrijk met een vergelijkbaar computermodel naar visscholen. Waarnemingen lieten zien dat die altijd langgerekt zijn. ''In onze modellen van visscholen bleek dat de langwerpige vorm vanzelf tot stand komt door zelforganisatie'', zegt Hemelrijk.

''Naast het gebruikelijke groeperen en coördineren zijn daar geen extra regels voor nodig. Een vis die achter een andere vis zwemt, remt iets af om een botsing te vermijden en de buurvissen schuiven dan naar binnen om de opengevallen ruimte op te vullen. Zo wordt de school langwerpig.''

Versnellen

Het draaien bij de vogels gaat op een andere manier dan bij de vissen. Volgens de modellen en empirisch onderzoek kan een school vissen de individuen die aan de buitenkant van de bocht zwemmen iets laten versnellen, terwijl de binnenste vissen worden vertraagd. Zo behouden vissen op hun oorspronkelijke positie in de groep en blijft de school langgerekt.

Uit observaties van rondcirkelende rotsduiven in 1992 bleek dat vogels in een zwerm individueel draaien. Dat betekent dat vogels na een draai van 90 graden in een andere positie zitten ten opzichte van elkaar. Vogels die eerst naast elkaar vlogen, bevonden zich dan achter elkaar. Bij de volgende draai vliegen vogels die eerst aan stuurboord zaten, ineens aan bakboord.

Snelheid

Hemelrijk: ''Met StarDisplay kunnen we zien dat deze manier van draaien vooral een gevolg is van het feit dat vogels hun snelheid weinig kunnen variëren. Als we in ons model meer variatie in snelheid inbouwen, worden de vormen langgerekter in de richting van de beweging. De uitkomst, die we eerder voor vissen kregen waarbij de vormen constant langwerpig blijven, zou dan ook opgaan voor vogels.''

Ze vervolgt: ''In de publicatie in PloS ONE kunnen we nu slechts enkele oorzaken van de variatie in vormen van spreeuwenzwermen behandelen. Naast de weinig variabele snelheid zijn die andere factoren het grote aantal individuen in de zwerm, het kleine aantal partners - slechts zeven - waarmee één vogel interactie heeft, het maken van bochten en het overhellen in een bocht.''

Ondanks een aantal beperkingen in het programma levert het model volgens de onderzoekster een flinke hoeveelheid hypotheses op die getest kunnen worden. ''Dat is zeer waardevol, want zonder een model dat zorgt voor goede onderbouwing is onderzoek naar dit soort verschijnselen in de natuur bijzonder lastig.''