Wetenschap
Hoeveel zebravissen vormen een school? Drie, zeggen natuurkundigen
Natuurkundigen zijn ook geïnteresseerd in vissen, vooral als ze onderzoek doen naar de vorming van structuren. Een onderzoeksteam van de Heinrich Heine Universiteit Düsseldorf (HHU) en de Universiteit van Bristol (Verenigd Koninkrijk) heeft het schoolgedrag van zebradanio (Danio rerio, ook bekend als "zebravis") onderzocht met behulp van methoden uit het veld van de meerdeeltjesfysica. Ze leggen uit dat groepen van slechts drie vissen al op dezelfde manier bewegen als grote scholen, terwijl twee vissen daarentegen een heel ander gedrag vertonen.
Het gezegde "drie is een menigte" lijkt niet alleen van toepassing te zijn op "De Drie Onderzoekers" en de drie musketiers. Bij verschillende wetenschappelijke verschijnselen – zoals primaire kleuren of ruimtelijke dimensies – zijn drie opties ook voldoende om verschillende toestanden te karakteriseren.
Natuurkundigen hebben nu onderzocht hoe verschillende grote groepen levende wezens zich gedragen. Ze wilden weten wat de minimale groepsgrootte was die nodig was om de bewegingspatronen van de individuele leden te laten veranderen en een gecoördineerde groepsbeweging te worden. En drie lijkt inderdaad het sleutelgetal te zijn voor de zebravis.
De natuurkundigen hebben een aquarium in Bristol uitgerust met gesynchroniseerde camera's om de driedimensionale zwembanen van hun zebravissen te meten. Ze registreerden deze trajecten systematisch voor verschillende groepsgroottes:twee, drie, vier en vijftig vissen.
In de volgende stap zochten ze vervolgens naar voorbeelden van orde in de zwemtrajecten. Ze vonden verschillende bewegingspatronen:de vissen zwommen allemaal in dezelfde richting of ze zwommen samen in een cirkel rond. Als ze zich in dezelfde richting bewogen, zwommen ze naast elkaar of achter elkaar.
Een geïsoleerd paar vissen geeft er de voorkeur aan om de een na de ander te bewegen:de ene vis leidt, de andere volgt. Er zwemmen echter drie vissen naast elkaar – het lijkt erop dat geen van hen de laatste wil zijn. En:Deze gewoonte om naast elkaar te zwemmen is ook kenmerkend voor een grote school vissen.
Vervolgens markeerden de onderzoekers ook kleine subgroepen binnen een grote school. Ze stelden vast dat groepen van drie binnen de school zich op een vergelijkbare manier bewegen als een geïsoleerde groep van drie. Waar ze echter slechts twee buren markeerden, gedroegen ze zich in de school anders dan als geïsoleerd koppel.
Dr. Alexandra Zampetaki uit Düsseldorf (nu Wenen), co-hoofdauteur met Dr. Yushi Yang van de studie die nu gepubliceerd is in Nature Communications , merkt op:"In de praktijk vormen drie vissen een school, maar twee zijn niet genoeg."
"Deze eenvoudige bevinding is in eerste instantie alleen van toepassing op de zebravis. De concepten kunnen echter ook worden overgedragen op andere voorbeelden van fauna", zegt corresponderende auteur professor dr. C. Patrick Royall van de Universiteit van Bristol, die nu werkt bij de EPSCI in Parijs. "Hiertoe behoren scholen andere vissen zoals goudvissen en sardines, maar ook zwermen vogels zoals spreeuwengeruis en zwermen insecten zoals dansende muggen."
Het idee voor het gezamenlijke onderzoeksproject ontstond tijdens verschillende bezoeken van professor Royall.
"Het toepassen van traditionele methoden en concepten uit de theorie van vloeistoffen zoals paar- en tripletcorrelaties op vissen was een nieuwe uitdaging, omdat deze concepten voortkomen uit het thermodynamische evenwicht en een levende school vissen nog lang niet in een evenwichtstoestand verkeert", zegt hij. Löwen, hoofd van het Instituut voor Theoretische Fysica II aan de HHU.
De fundamentele classificatie van de veel-lichaamseffecten werd uitgevoerd in Düsseldorf. Bovendien simuleerde Dr. Alexandra Zampetaki de visbanen. "We hebben ons model aangepast om een realistische simulatie van de zwembeweging van de vis mogelijk te maken. De simulatie bevestigde de experimentele bevinding dat 'drie een school vormen.'"
Met het oog op de toekomst willen de onderzoekers hun bevindingen toepassen op het groepsgedrag van mensen en hoe zij zich bijvoorbeeld gedragen op feestjes of massabijeenkomsten. Löwen zegt:"We zullen zien of de simpele limiet van het getal drie dan ook geldt."