Wie of wat bepaalt waar een zwerm vogels heen vliegt?

Een zwerm vogels zien vliegen is een van de meest fascinerende voorbeelden van natuurlijk collectief gedrag. Hoe kan het dat honderden individuele vogels van het ene op het andere moment transformeren in een soort georkestreerd superorganisme? Is er een dirigent, of meerdere dirigenten, die door alle andere vogels wordt gevolgd? Is het de wind die bepaalt hoe de zwerm zich beweegt? Of hebben vogels een bepaald instinct dat ervoor zorgt dat ze collectief hetzelfde reageren zodra ze zich samen in de lucht bevinden?

Het werk van videokunstenaar Dennis Hlynsky zou kunnen helpen in het beantwoorden van die vraag. Vandaag verscheen in Wired een interview met Hlynsky, die al jaren bezig is om het gedrag van zwermen op film vast te leggen. Hlynsky ontwikkelde een techniek waarbij hij door verschillende frames van zijn opnames bovenop elkaar te moniteren in staat is om de patronen van de vluchten van afzonderlijke vogels in een vogelzwerm vast te leggen. En naast dat die techniek fantastische beelden oplevert (kijk dit filmpje hieronder maar even), zou zijn werk ook kunnen bijdragen in het wetenschappelijk onderzoek naar het gedrag van vogelzwermen.

Ook de wetenschap heeft namelijk nog altijd niet helemaal door welke mechanismen van kracht zijn in het gedrag van een vogelzwerm. En dat terwijl biologen zich er al meer dan eeuw over hebben gebogen. Het probleem met vogelzwermen is, vrij logisch eigenlijk, dat het zeer lastig is om honderden of zelfs duizenden vogels die zich vrij in de lucht bewegen wetenschappelijk te onderzoeken. Zelfs nu, met gebruik van high-speed camera’s, computersimulaties en complexe wiskundige modellen blijft het voor de wetenschap een uitdaging om het gedrag van grote groepen vogels te verklaren.

Maar laten we eerst even teruggaan naar de vragen hierboven. Al vroeg kwamen biologen tot de conclusie dat het onmogelijk moest zijn voor een zwerm om snel op één leider te reageren. Er moest iets anders in het spel zijn, maar wat? Een andere zwermtheorie die lang gebruikt werd ging ervan uit dat vogels verbonden moesten zijn door een soort “biologische radio,” een mastermind of superinstinct die het gedrag van de zwerm collectief bepaalde.

En hoewel dat misschien gek klinkt heeft die theorie een zekere kern van waarheid. Een Europees onderzoek uit 2008, dat twee jaar lang intensief vogelzwermen onderzocht, concludeerde dat vogels niet op één leider reageren maar op de vogels hun directe omgeving. Door middel van een techniek waarbij de vogelzwermen in de lucht in 3D geanalyseerd konden worden hadden de onderzoekers namelijk ontdekt dat vogels continue de posities van de dichtstbijzijnde vijf tot tien andere vogels in hun omgeving in de gaten hielden, en op basis van die informatie zelf hun eigen koers bepaalden.

Door te letten op hun nabije omgeving, zo stellen de onderzoekers, kunnen vogels dus ‘voorspellen’ waar de groep als geheel naar toe zal bewegen. Een zwerm, zo lijkt het, handelt dus zowel als een geheel, door allemaal op elkaar te reageren, als zelfstandig, aangezien de acties van een individuele vogel door de rest van de vogels wordt waargenomen en als indicatie dient voor toekomstige richtingen.

Het “hoe” is daarmee weer wat verder beantwoordt. Het “waarom” blijft grotendeels een mysterie. Zoals de onderzoekers zelf in de paper stellen is er nog veel “wetenschappelijke onduidelijkheid over met name de evolutionaire rechtvaardiging en mechanische wetten van zwermgedrag.”

En daar zou Hlynsky’s werk in kunnen bijdragen. Ouderwetse manieren om zwermgedrag in kaart te brengen zijn namelijk zeer arbeidsintensief. Met Hlynsky’s techniek zou dat proces gesimplificeerd worden. Inmddels heeft bioloog Frank Heppner daarom contact gezocht met Hlynsky om samen te werken aan een methode om de techniek toe te passen op de 3D-modellen die in de biologie gebruikt worden. Om daarmee naast prachtige kunst ook de wetenschap een handje verder te helpen.