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Akustik: Im Schwarm hört dich niemand schwimmen

Fische bilden Schwärme, um sich vor Räubern zu schützen. Das allerdings auch auf unerwartete Weise: Wenn Fische gemeinsam schwimmen, sind sie leiser. Ihre Geräusche löschen sich gegenseitig aus.
Computersimulation von vier Fischen, die Seite an Seite schwimmen.
Vier Fische nebeneinander, die ihre Schwanzschläge koordinieren, schwimmen kaum lauter als ein einzelner Fisch.

Für uns mag es nicht hörbar sein – doch für Raubfische ist es verräterisch: das Geräusch, das ein Fischschwanz beim Schwimmen macht. Doch für dieses Problem haben die Tiere eine überraschende Lösung gefunden, berichtet nun eine Arbeitsgruppe um Ji Zhou von der Johns Hopkins University in Baltimore. Dank eines kuriosen akustischen Effekts sind Fische viel leiser, wenn sie gemeinsam schwimmen. Wie das Team in einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift »Bioinspiration & Biomimetics« schreibt, sendet ein Fisch bis zu drei Viertel weniger Schall aus, wenn er in einer gut koordinierten Gruppe schwimmt. Dazu schlagen die Tiere genau so mit den Schwanzflossen, dass sich die Druckschwankungen aufheben. Das ist nicht nur ein weiterer Grund, weshalb Fische Schwärme bilden, sondern könnte auch Unterwasserfahrzeuge leiser machen.

Für seine Studie simulierte das Team verschiedene Gruppen von Computerfischen, die der Makrele Scomber scombrus nachempfunden waren. Dabei veränderte es neben der Anzahl der Fische auch deren Anordnung untereinander sowie den Rhythmus der Schläge ihrer Schwanzflossen. Wenn die bei jedem Schlag der Schwanzflosse entstehenden Wirbel auf einen anderen Fisch treffen, machen sie die Druckverteilung an dessen Körper unregelmäßiger, stellten die Fachleute fest – und das erhöht den Geräuschpegel. Am lautesten sind demnach Fische, wenn sie exakt im gleichen Rhythmus mit den Flossen schlagen und dabei gegeneinander versetzt schwimmen.

Umgekehrt schwankt der Druck deutlich weniger, wenn sich die Schwänze benachbarter Fische jeweils um einen halben Zyklus versetzt bewegen. Auf diese Weise heben sich die Druckschwankungen der Flossenschläge teilweise gegenseitig auf. Auch die Anordnung der Fische spielt eine Rolle. Wenn sie nebeneinander schwimmen, wechselwirken sie nicht mit den Wirbeln der anderen Fische und sind dadurch noch einmal leiser. In der Simulation erwies sich eine Gruppe von vier nebeneinander schwimmenden, koordiniert mit den Flossen schlagenden Fischen als am leisesten. In diesem Fall klingt die Gruppe kaum lauter als ein einzelner Fisch. Das Team um Zhou verweist darauf, dass viele Fische sehr empfindliche Sensoren für Druckschwankungen haben. Der akustische Tarneffekt der Gruppe könne deswegen ein wichtiger weiterer Grund sein, weshalb Fische Schwärme bilden.

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