Uw profiel is aangemaakt

U heeft een e-mail ontvangen met een activatielink. Vergeet niet binnen 24 uur uw profiel te activeren. Veel leesplezier!

Welke vis volgt welke vis in de school?

Groen

Willem Schoonen

Een school koraalvlinders. Maar wie volgt wie? © Getty Images
Wetenschap

Hoe wordt de koers van een dolende school vissen bepaald? Wetenschappers in Groningen kwamen een stap verder, toen zij het gedrag van de kleine roodkopzalm bekeken.

Een school vissen blijft keurig bijeen, ook in de raarste bochten. En dat zonder leider; de vissen volgen elkaar. Maar op welke soortgenoot letten ze dan? Op de naastzwemmende, zou je denken. Zo simpel is het echter niet. Iedere vis houdt een paar soortgenoten in de gaten, maar niet steeds dezelfde.

Lees verder na de advertentie

Dat blijkt uit onderzoek van een groep Europese en Chinese wetenschappers. Een van hen is de Franse bioloog Valentin Lecheval, die begin december aan de Rijksuniversiteit Groningen op dit onderzoek promoveert. De wetenschappers lieten roodkopzalmen - kleine, bekende aquariumvissen - zwemmen in een ringvormige tank waarin de vissen maar twee kanten op konden: met de klok mee of er tegenin.

De vissen wisselen beide richtingen af, en moeten daarvoor een bocht maken van 180 graden. Dat doen ze gecoördineerd; ze volgen elkaar. En door nauwkeurig in beeld te brengen wie voorgaat en wie volgt, kan worden nagegaan wie zich door wie laat leiden. In een school vissen als deze is er geen leider. De bocht wordt doorgaans ingezet door een vis die ergens voorin de school zwemt, maar dat kan iedere vis zijn; hiërarchie kent de roodkopzalm niet.

Dichtstbijzijnde soortgenoot 

De onderzoekers zagen dat een vis vaak de beweging volgt van de dichtstbijzijnde soortgenoot, maar niet altijd. Soms let hij juist op een soortgenoot die wat verder bij hem vandaan zwemt. En er zijn korte perioden dat de vis op helemaal niemand let en zijn eigen gang lijkt te gaan.

Dat is geen wereldschokkende waarneming, maar voor rekenaars onder de biologen toch een verrassing, want die dachten dat het simpeler zou zijn. Ze zijn er de afgelopen decennia in geslaagd om de gecoördineerde bewegingen van dieren in scholen of zwermen vrijwel perfect na te bootsen door een computer een paar heel simpele spelregels mee te geven, zoals: blijf in de buurt van je naaste maar bots niet tegen hem op. De Groningse hoogleraar Charlotte Hemelrijk is een van de leidende onderzoekers op dit gebied (en de promotor van Valentin Lecheval). Hemelrijk verwierf faam met StarDisplay, een computermodel dat met een paar van die simpele regels zwermen spreeuwen over het scherm laat vliegen die niet van echt te onderscheiden zijn.

De ontwikkeling van StarDisplay begon niet in de lucht, bij die spreeuwen, maar in het water, bij scholen vissen. Hemelrijk kon met het model onder meer laten zien waarom een school vissen geen perfecte bol is, maar langwerpig. Dat volgt - alweer - uit die simpele spelregels. De regel 'voorkom botsingen met de vis voor' leidt ertoe dat vissen soms afremmen, waarmee ze een gaatje laten vallen dat wordt gevuld door de buren links en rechts die worden geleid door de regel 'blijf in de buurt van je soortgenoten'.

De Hemigrammus kan best alleen kan zwemmen, maar doet dat liever in scholen

Zwemtechniek

Haar promovendus Valentin Lecheval heeft niet alleen gemodelleerd, maar ook experimenteel onderzoek gedaan. Met de roodkopzalm, Hemigrammus rhodostomus, een visje van vijf centimeter lang. Hemigrammus is uitermate geschikt voor dit doel, omdat hij best alleen kan zwemmen maar dat liever in scholen doet. En omdat hij die typische zwemtechniek heeft die in het Engels burst-and-glide wordt genoemd: een snelle zwemslag gevolgd door uitdrijven. Aan de frequentie van die zwemslag kan de wetenschapper afmeten hoe de vis op zijn omgeving reageert, op obstakels en op soortgenoten.

Die interactie met zijn omgeving is wat het levende organisme onderscheidt van dode materie, schrijft Lecheval in zijn proefschrift. Fysici kennen ook 'spontaan' bewegende deeltjes. Janusdeeltjes bijvoorbeeld, genoemd naar de Romeinse god met twee gezichten, die asymmetrisch zijn in samenstelling en daardoor spontaan gaan bewegen, bijvoorbeeld op de grenslaag van water en lucht. Maar die beweging is slechts de optelsom van alle krachten die op zo'n deeltje inwerken. Bij de vis - en andere dieren - komt er iets bij: hij reageert op zijn omgeving en past zijn snelheid aan.

Voordelen 

Niet alle vissen zwemmen in scholen, maar de soorten die het doen hebben er voordelen bij. Zwemmen in scholen vergt minder energie dan alleen, zoals het in een peloton gemakkelijker fietsen is dan solo op kop. Bovendien is in een school het risico om te worden gegrepen door een roofdier kleiner.

De vis voelt zich thuis in de school. Dat is de eerste kracht die hem drijft: hij wordt aangetrokken door soortgenoten. De tweede kracht is afstoting, als hij een soortgenoot of een obstakel te dicht nadert en een botsing dreigt. De derde kracht is dat hij in de buurt van soortgenoten hun koers gaat varen.

Variëren

Door heel veel zwemslagen te meten van heel veel roodkopzalmen, kon Lecheval zien wanneer welke drijfveer gaat prevaleren. De vissen blijken pas afstoting te gaan voelen als ze heel dicht bij elkaar komen, op minder dan een lichaamslengte afstand. Zich schikken naar de koers van een soortgenoot doen ze al op grotere afstand: drie lichaamslengten. En de aantrekking tot soortgenoten voelen ze tot op zeven lichaamslengten en verder.

Tekst gaat verder onder de afbeelding 

© x

Hier daagt al de verklaring voor het gedrag van vissen als de roodkopzalm in grote scholen. Er zijn in de loop van de tijd allerlei antwoorden gesuggereerd voor het antwoord op de vraag: door welke schoolgenoot laat het individu zich leiden? Door de dichtstbijzijnde, door de meest zichtbare, door de grootste? Van spreeuwen staat vast dat ze zich in hun vlucht laten leiden door hun naaste buren. Maar in een school vissen blijkt dat te variëren.

In de school ontbreekt niet alleen een meester, wie wie leidt blijkt ook voortdurend te variëren

Verschillende zintuigen 

Dat komt, suggereren Lecheval en zijn collega's deze week in vakblad PLOS Computational Biology, doordat bij die verschillende drijfveren (aantrekken, afstoten, en richten) verschillende zintuigen en verschillende hersendelen betrokken zijn. Dat kan dus betekenen dat de vis wordt afgestoten door de dichtstbijzijnde soortgenoot, maar zijn koers afstemt op die van de meest zichtbare.

In de school ontbreekt niet alleen een meester, wie wie leidt blijkt ook voortdurend te variëren. De onderzoekers die dit aan het licht hebben gebracht zijn biologen.

Maar ze kunnen zich goed voorstellen dat hun resultaat van pas kan komen bij heel andere toepassingen, bijvoorbeeld het programmeren van een hele verzameling drones die gecoördineerd en zonder botsing een groot gebied moeten afspeuren.

Horsmakrelen © Getty Images

Deel dit artikel

De Hemigrammus kan best alleen kan zwemmen, maar doet dat liever in scholen

In de school ontbreekt niet alleen een meester, wie wie leidt blijkt ook voortdurend te variëren