De dans van de spreeuwen

Spreeuwenzwermen bieden een fantastische aanblik. Het lijkt alsof er een strakke organisatie achter zit. Maar nee, een spreeuw kijkt niet verder dan zijn naaste buren.

De spreeuw is een sociale vogel, zegt Charlotte Hemelrijk. Ze zijn graag met velen. Dat blijkt vooral in deze tijd van het jaar, nu ze zich opmaken voor de trek naar het zuiden. Overal in het land verzamelen duizenden spreeuwen zich rond hun nachtelijke rustplaats. Maar voordat ze gaan slapen, voeren ze nog een spectaculaire luchtshow op. De zwerm waaiert uiteen en verdicht, hij klapt dubbel en vouwt weer open. Prachtige, bijna wiskundige patronen tekenen zich aan de hemel af.

Veel wetenschappers denken dat de spreeuwen met hun dans soortgenoten aantrekken. Zodat ze veilig in een grote groep aan hun reis kunnen beginnen. Hemelrijk heeft een ander idee: "Als ze bijeenkomen, zijn ze heel blij. Opgewonden. Zo'n zwerm is ook altijd een enorm gekwetter. Logisch dat ze dan niet rustig op een tak gaan zitten. Dan moeten ze nog even rondvliegen om hun energie kwijt te raken."

Toegegeven, de psyche van de spreeuw is niet haar expertise. Hemelrijk is hoogleraar theoretische biologie aan de Rijksuniversiteit Groningen, gespecialiseerd in het groepsgedrag van dieren. De dans van de spreeuwen lijkt perfect geregisseerd. Als op commando zwenken ze allemaal op hetzelfde moment, alsof ze er jaren op geoefend hebben. Alsof ze weten wat ze gaan uitbeelden. De Britse ornitholoog Edmund Selous raakte in de jaren dertig zo gefascineerd door de spreeuwenzwermen dat hij de vogels telepathische gaven toedichtte.

Zo ingewikkeld is het niet, zegt Hemelrijk. Een paar jaar geleden toonde ze aan dat de spreeuwen niet hoeven te weten wat elders in de zwerm gebeurt. Met haar vakgroep ontwikkelde ze een computermodel, StarDisplay, dat levensechte zwermen produceerde. "We hoefden de virtuele spreeuwen alleen maar een paar basisregels mee te geven. Dat ze bij elkaar willen blijven bijvoorbeeld. Dan ontstaan de typische patronen van een zwerm vanzelf."

Roofvogel

Wereldwijd is haar groep de enige die de zwermen zo natuurgetrouw in een computer weet na te bootsen. Onlangs breidden ze hun model uit voor het geval de spreeuwen door een roofvogel worden aangevallen. De vogels reageren zo op die aanval dat het lijkt alsof er een zwarte band door de zwerm loopt - ongeveer zoals vroeger die zwarte streep over het scherm liep van een slecht afgesteld tv-toestel. Met één extra vluchtmanoeuvre reproduceerde het computermodel ook dat specifieke patroon, schreef Hemelrijk dit voorjaar in het vakblad Behavioral Ecology and Sociobiology.

De geschiedenis van StarDisplay begon in het water, bij een school vissen. Ook een groep dieren die een synchrone show opvoeren zonder dat de individuele leden daar weet van hebben. Maar vergeleken met de spreeuwen is het een eenvoudige voorstelling die makkelijk in een model te vangen is. Je hoeft maar tegen de computer te zeggen dat de vissen bij elkaar in de buurt willen blijven, achter elkaar aan zwemmen en botsingen vermijden door af te remmen, en het apparaat weet genoeg.

Hemelrijk klapt haar laptop open en laat het resultaat zien dat ze al in 2008 bereikte: een verzameling vissen die in een langgerekt lint traag over het scherm zwemt. Hemelrijk: "Dat de school geen bol is, maar langwerpig, komt vanzelf voort uit de instructies. Een vis die afremt om niet op zijn voorganger te botsen, laat een gat vallen dat wordt opgevuld door vissen die links en rechts van hem zwemmen. Een logisch gevolg van de opdracht: blijf bij elkaar."

Maar een saaie school vissen is nog lang geen dynamische zwerm spreeuwen. De vogels vliegen niet gestaag vooruit, als ze boven hun slaapplaats dansen, legt Hemelrijk uit. Ze gaan telkens de bocht om als ze te ver uit de buurt raken. Hemelrijk: "En ze vliegen! Ze remmen niet af als ze dreigen te botsen, maar wijken uit. Dat betekent dat ze over hun schouder moeten hellen, maar daardoor verliezen ze ook hoogte en vallen ze naar beneden."

Ten slotte: terwijl de vissen in de computer zich aanpassen aan de school, houden de spreeuwen alleen hun naaste buren in de gaten. Dat ontdekten natuurkundigen toen ze videobeelden van grote spreeuwenzwermen bij Rome hadden bestudeerd. In december en januari verzamelen zich daar tien- of twintigduizend vogels, die 's avonds boven hun slaapplaats zwermen. "Uit die beelden bleek dat spreeuwen op zes à zeven buren letten. Op hun bewegingen passen ze hun vlieggedrag aan. Wat de rest doet, heeft geen directe invloed op hun koers of snelheid." Met die toevoegingen - ze blijven in de buurt, ze vliegen en letten alleen op naaste buren - veranderde de school vissen in een zwerm vogels.

Het is een natuurgetrouw model, zegt Hemelrijk. "Als ik tijdens lezingen die beelden laat zien, denken mensen altijd dat het echte zwermen zijn. Dat betekent dat we met onze verklaring - de patronen ontstaan door zelforganisatie - op de goede weg zitten."

Toch is het vreemd. De spreeuwen wanen zich misschien veilig in zo'n zwerm met duizenden anderen, ze spelen zich met hun spectaculaire dans ook in de kijker van een valk of havik. "Toch maakt die zwerm het voor een roofvogel juist lastiger", zegt Hemelrijk. "Het kost hem moeite om zich in een aanval op één prooi te richten. Dat vliegt maar door elkaar waardoor ook zijn aandacht steeds verspringt. Dat kost tijd waardoor de valk vaak mistast."

Bovendien hebben de spreeuwen nog een extra truc: de band die door de zwerm schuift. Die maakt het beeld voor de valk extra verwarrend. De vraag was alleen: hoe maken de spreeuwen die band?

Het ziet eruit alsof er een dichtheidsgolf door de zwerm gaat. En dat zou ook een plausibele verklaring zijn. De spreeuwen aan de rand van de zwerm waar de roofvogel op afvliegt, vluchten weg, de zwerm in. De andere vogels nemen die vlucht over, met een lichte vertraging. Gevolg: er loopt een band door de zwerm waar het even heel druk is.

Maar dat is het niet, zegt Hemelrijk. "Hoe we ook probeerden deze vluchtbeweging in het model te introduceren, er ontstond geen lopende band. Het moest dus iets anders zijn."

Rug of buik

Optie twee kwam daardoor in beeld: de spreeuwen maken een bocht en hellen daarbij over waardoor je ze niet meer van opzij ziet, maar van onderen of van boven. Dat zie je bijvoorbeeld bij een school ansjovissen die door een orka wordt aangevallen: ze hellen even over en tonen ze hun zilverwitte buik. Omdat ze niet allemaal tegelijk overhellen, gaat er een zilveren band door de school. Een zwerm bruine strandlopertjes toont een witte band als ze allemaal even - om beurten - hun witte buik laten zien.

Maar spreeuwen hebben geen verschillend gekleurde kanten. Als zij zwenken, verandert de zwerm niet van kleur. "Maar er is wel een zwarte band", zegt Hemelrijk. "Als je een spreeuw van opzij ziet, is het maar een stipje. Maar als hij zwenkt en zijn rug of buik toont, is het zichtbare oppervlak veel groter." Ze staat op, loopt met gespreide armen door de ruimte en demonstreert het effect van een zwenkende spreeuw. "Bedenk wel, we kunnen niet direct zien wat er gebeurt. We staan zo ver van een zwerm af dat we de vogels als stipjes zien."

De computer toonde hun gelijk. Toen ze de modelspreeuwen de instructie hadden gegeven dat ze even een kwartslag draaien - om een bocht te nemen - als een valk nadert, en dat de andere spreeuwen deze 'zig-beweging' zoals ze het noemt, met enige vertraging overnemen, liep er wel een zwarte band door de zwerm. "Het is geen verdichtingseffect. Je zou kunnen denken: als ze allemaal zwenken, verandert ook de formatie waarin ze vliegen. Maar toen we het model hadden gevoed met ballen in plaats van vogels, was de lopende band weg."

Haar verklaring leek niet sluitend. De band loopt namelijk sneller door de zwerm dan de vogels kunnen vliegen. Volgens sommige wetenschappers betekent dit dat de vogels over een grote afstand op elkaar moeten reageren - wat weer in tegenspraak is met het model van de naaste buren. Volgens Hemelrijk is die aanname ook niet nodig. De band loopt weliswaar met gemiddeld 13,5 meter per seconde door de zwerm, terwijl de vogels 10 meter per seconde halen, maar daar gaat het niet om. "Als ze de zig-beweging overnemen, is van belang hoe groot hun reactiesnelheid is, en hoe groot de onderlinge afstand. En dan kom je op een bandsnelheid van 14 meter per seconde. Bovendien: in de praktijk varieert de bandsnelheid tussen de 5 en de 25 meter per seconde. Door te variëren met de dichtheid van de zwerm kunnen wij die range in het model eenvoudig bereiken."

StarDisplay is bijna perfect. Binnen een echte zwerm zijn de vogels een stuk beweeglijker dan in het model. "Die beweeglijkheid krijgen we er wel in. Als we de spreeuwen bij het mijden van botsingen alleen laten letten op hun naaste buur, en niet op zeven buren, wordt het net zo'n krioelende zwerm als in werkelijkheid." Alleen de wind nog. Wind geeft een zwerm extra dynamiek. Maar in de computer waait het nog niet.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden