Laglydiga fiskar skapar bästa stimmen

Det handlar om att leka Följa John och hålla sig till reglerna. I en studie som denna vecka publiceras i PNAS har matematikforskare vid Uppsala universitet tillsammans med biologer i Sydney lyckats visa vilka regler fiskarna i ett stim egentligen följer för att röra sig på ett så samordnat och fascinerande sätt.

Ett fiskstim är en av naturens mest fascinerande sevärdheter. I havet rör sig stora stim av hundratusentals fiskar tillsammans i samklang.  Även i ett akvarium kan ett stim visa ett imponerande exempel på hur en grupp kan röra sig tillsammans utan ledare. Forskare har länge studerat fiskstims form och struktur. De har använt datorsimuleringar och ställt upp hypoteser om hur denna fantastiska samordning fungerar. Men inte förrän nu har lyckats beskriva enligt vilka ”regler” enskilda fiskar i ett stim samverkar med varandra.

I den aktuella studien studerades grupper av en liten sötvattensfisk, den s k moskitfisken. Genom att följa och beskriva fiskens rörelse med hjälp av automatiserad bildbehandling och matematisk modellering kunde forskarna avkoda regler genom vilka fiskarna interagerade med varandra.

Dessa regler visade sig vara påfallande enkla, men effektiva. En fisk försöker att komma ikapp fiskar framför dem, men saktar ner när de kommer för nära likt bilförare som försöker hålla ett fast avstånd till bilden framför.

-    Fiskarna vände sig också mot sina grannar och reagerade främst på sin närmaste granne. Genom dessa enkla regler, kunde moskitfiskstimmet röra sig på ett samordnat sätt, säger David Sumpter, professor i tillämpad matematik vid Uppsala universitet.

Dessa studier av små grupper av fiskar är ett steg mot en bättre förståelse av större stim. Forskarna i ”the collective animal behaviour”-gruppen vid matematiska institutionen, Uppsala universitet, använder en kombination av dataanalys och matematisk modellering för att förstå hur olika djur, inte bara fisk utan även t ex myror, fåglar och människor, beter sig tillsammans i grupper.

Två videofilmer har producerats inom ramen för projektet. De visar fiskstim bestående av fyra moskitofiskar som simmar i en rektangulär tank. Den första visar hur fiskar spåras individuellt i syfte att följa deras respektive position och färdriktning. I den andra filmen ändras bildriktningen för att följa en enskild fisk (den som markerats med rött).  Färgen på de övriga fiskar påvisar deras avstånd till den fisk som är fokus; fisk markerat med grönt är den närmaste etc. Genom att studera var de andra fiskarna i stimmet befinner sig när den röda fisken ökar respektive minskar sin hastighet, eller roterar i en viss riktning, kan forskarna utläsa vilka ”rörelseregler” fiskar följer när de befinner sig i stim. OBS. Mer filmat material finns på förfrågan.

Studien har finansierats av bland andra ERC, European Research Center.

Läs mer om Sumpters forskning.

För mer information, kontakta David Sumpter, tel: 018-471 32 14, 073-069 05 11, eller david.sumpter@math.uu.se . Han befinner sig denna vecka i England, och nås lättast först via mejl.