Forschungsreise in den Süden Mexikos zum Thema Schwarmintelligenz

Von Gretchen Ohling und Katja Putincev

14.04.2025 bis zum 29.04.2025

Unsere Ankunft in Mexico

Durch die Stipendien der Auricher Wissenschaftstage hatten wir die Chance das ungewöhnliche Verhalten der seltenen Schwefelmollys (Poecilia sulphuraria) mit einem Forschungsteam aus Berlin zu erforschen. Diese Fische erzeugen nämlich eine Art La-Ola-Welle, wenn sie sich bedroht fühlen. Darum, wie genau das aussieht und welche spannenden Erfahrungen wir außerdem in Mexiko machen konnten, wird es in diesem Bericht gehen.

Die Schwefelmollys sind eine extremophile Fischart, die in Schwärmen in einem stark schwefelhaltigen Fluss in Mexiko leben, und werden seit über zehn Jahren im Rahmen eines Langzeitprojekts von einer Forschungsgruppe vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und der Humboldt-Universität zu Berlin untersucht. Hierbei ist dieses Projekt Teil des Exzellenzcluster „Science of Intelligence“. Die Forschungsergebnisse liefern neue Erkenntnisse zum Thema Intelligenz und können zum Beispiel im KI-Bereich von großem Nutzen sein. Zur Durchführung ihrer Experimente besuchen die Forscher die Schwärme ein- bis zweimal im Jahr und bieten seither (mit Ausnahme der Corona-Jahre) SchülerInnen aus Aurich die Gelegenheit, an ihrem Projekt teilzuhaben.

Die Forschungsreise fand vom 14. bis 29. April 2025 statt, wobei wir, Katja Putincev und Gretchen Ohling aus Aurich, aktiv in die Feldarbeit mit eingebunden wurden. Wir reisten bereits am 13.04.2025 nach Berlin und brachen am Mittag des Folgetages zum Flughafen auf. Dort sollten wir den deutschen Teil des Forschungsteams treffen, das aus Prof. Dr. Jens Krause, Dr. David Bierbach, Korbinian Pacher und Max Licht bestand. Sofort fühlten wir uns im Team willkommen, welches uns direkt sehr aufgeschlossen und interessiert begegnete.

Das Reiseziel war die Stadt Teapa im Bundesstaat Tabasco, nahe der Schwefelquellen „Baños del Azufre“, in denen die Schwefelmollys natürlich vorkommen.

Nach der Landung in Villahermosa, organisierte das Team zunächst die Anmietung von Fahrzeugen. Bei einem Zwischenstopp in einem Restaurant nahe eines Feuchtgebiets konnten wir erste Beobachtungen lokaler Reptilienarten machen, darunter mehrere Leguane sowie eine Schildkröte. Ein weiterer Halt führte uns zur der University of Tabasco, wo das Team von Prof. Lenin Arias-Rodriguez empfangen wurde. Er ist derjenige, der die Forschung von mexikanischer Seite aus betreut. Auf dem Universitätsgelände, das auch einen Beobachtungssteg über ein kleines Sumpfgebiet umfasst, konnten wir Krokodile, verschiedene Vogelarten, wie den Nachtreiher (Nycticorax nycticorax) und den Stelzenläufer (Himantopus mexicanus) sowie einen schwarzen Leguan entdecken.

Das Forschungsteam wurde zudem durch zwei Studenten der University of Tabasco, Arturo und Alejandro, verstärkt. Mit der Ankunft der beiden war das Forschungsteam vorerst vollständig. In der zweiten Wochewurde Alejandro von einem anderen Studenten, Jose, abgelöst.

Nach ungefähr einer Stunde Autofahrt durch Weiden und Bananenplantagen kamen wir in unserer Unterkunft, der „Station“, wie wir sie nannten, an. Bei der Station handelt es sich um eine Anlage der University of Tabasco, die mehrere Bungalows und einen Basketballplatz enthält.

Bereits am Nachmittag des ersten Tages erfolgte ein Besuch der Hauptforschungsstelle, wo wir erfreut feststellen konnten, dass die Fischpopulation in diesem Jahr sehr groß war.

Zusätzlich wurden zur Organisation der Feldarbeit die Aufgabenbereiche innerhalb des Teams festgelegt. Eine Gruppe, bestehend aus Dr. David Bierbach, Arturo, Jose (ab der zweiten Woche) und uns Aurichern, konzentrierte sich auf die Verhaltensforschung zu den Schwefelmollys. Korbinian Pacher untersuchte vorrangig das Prädationsverhalten lokaler Vogelarten, die gezielt Jagd auf die Fische machen. Max Licht dokumentierte die regionale Fauna visuell, wobei der Fokus auf Artenvielfalt und Verhalten im natürlichen Lebensraum lag. Prof. Dr. Jens Krause unterstützte alle Teilprojekte methodisch und organisatorisch und startete in der zweiten Woche darüber hinaus ein eigenes neues Projekt.

Die Forschungsfrage

Am zweiten Tag konnten wir mit unserer Forschung beginnen. Doch welches Verhalten genau interessierte uns an den Schwefelmollys? Die Schwefelmollys, die wir untersuchten, leben in Schwärmen, die aus oft mehreren tausend Individuen bestehen können. Ihr natürlicher Lebensraum ist ein Fluss, dessen Quelle vulkanischen Ursprungs ist. Daher ist das Flusswasser sehr schwefelhaltig und sauerstoffarm. Um trotzdem genug Sauerstoff aufzunehmen, schwimmt der Schwarm nahe der Wasseroberfläche, wo sich innerhalb des Wassers am meisten Sauerstoff befindet. Das macht ihn aber zu einem hervorragenden Ziel für fischfressende Vögel, wie beispielsweise den Schwefelmaskentyrann (Pitangus sulphuratus), verschiedene Eisvogelarten (Chloroceryle americana und Chloroceryle amazona) sowie den Grünreiher (Butorides virescens).

Wird ein Schwarm von einem Vogel attackiert, zeigen die Fische ein besonderes Verhalten: Die nahe der Wasseroberfläche schwimmenden Mollys tauchen schlagartig ab, wobei ihre schnelle Bewegung die Wasseroberfläche beunruhigt. Das entstehende Muster erinnert an eine Art La-Ola-Welle, bei welcher derjenige Fisch, der die Vogelattacke zuerst spürt, der Startpunkt ist. Die Individuen direkt neben ihm nehmen sein Abtauchen wahr und tun es ihm gleich. Doch nun das Verwunderliche: Es bleibt nicht bei einem kollektiven Abtauchen. Nachdem der Schwarm an die Wasseroberfläche zurückgekehrt ist, taucht er oft mehrere Male erneut ab, obwohl der Vogel kein weiteres Mal attackiert hatte. Diese sogenannten „Repeat Waves“ scheinen ein angepasstes Verhalten zu sein, dass den Vogel verwirren und damit die Zeit bis zum nächsten Angriff verlängern soll. Die Frage, die wir uns dieses Frühjahr stellten, war, ob die Schwefelmollys mehr Repeat Waves produzieren, wenn ein Vogel zweimal direkt nacheinander angreift, als wenn er nur einmal angreift. Oder in anderen Worten: Beeinflusst die Größe des Intervalls zwischen zwei Angriffen die Anzahl an Repeat Waves?

Um Daten zu dieser Frage zu sammeln, haben wir die Vogelangriffe simuliert und dies aus verschiedenen Perspektiven gefilmt. Wir konnten durch die Simulationen genau steuern, wann und wo ein Stimulus den Schwarm trifft. Dazu haben wir zwei Stäbe aufgestellt: Einen etwa 1,70 m hohen an Land, der über einen Haken verfügte, und einen kleineren unter Wasser. Beide Stäbe waren durch ein Stück Angelschnur verbunden, die im Wasser unsichtbar ist. Dann haben wir vom Ufer aus eine Schraubenmutter wie eine Perle auf die Schnur aufgefädelt und die Schnur wieder am großen Stab eingehakt. Ein Angriff wurde nachgestellt, indem der Durchführende die Mutter losließ. Infolgedessen schnellte die Mutter die Schnur hinunter zum kleinen Stab, der unter der Wasseroberfläche platziert war, und trat auf ihrem Weg ins Wasser ein – ähnlich wie ein Vogelschnabel, der ins Wasser stößt. Vor und nach jeder Session haben wir außerdem die Wassertemperatur und den Sauerstoffgehalt gemessen, da diese einen Einfluss auf das Verhalten der Fische haben.

Doch nicht alles verlief reibungslos: Nicht nur können die Kamera-Akkus von Zeit zu Zeit durch die starke Sonne und die Temperaturen von bis zu 36°C überhitzen, sondern auch die Vögel störten unsere simulierten Angriffe. Denn indem sie an unserer Experimentierstelle fischten, verursachten ihre echten Angriffe natürlich zusätzliche Wellen. Für uns Auricher war das aber nicht schlimm, weil wir uns freuten, das Jagdverhalten der verschiedenen Arten aus der Nähe beobachten zu können. Ein weiteres Problem war, dass der Schwarm Wellen produzierte, wenn man zu hektisch an den Fluss herantrat (um die Schraubenmutter aufzufädeln). Die Schwefelmollys hielten uns vermutlich für einen Reiher oder ähnlich gefährlichen Fressfeind, der am Flussufer den perfekten Zeitpunkt für einen Angriff abwartete und zeigten deswegen ihre „Verwirrungsshow“. Wir achteten also darauf, sehr langsam und vorsichtig ans Ufer heranzutreten, denn dadurch nahmen die Fische uns nicht als möglichen Fressfeind wahr. Die Kameras deckten wir mit Hüten oder T-Shirts ab, um ihre Überhitzung zu vermeiden und immer, wenn ein Vogel bei unserer Experimentierstelle auftauchte, riefen wir z. B. „Kingfisher arrived“ oder „Kingfisher attacked“ in die Kamera (der Eisvogel heißt auf Englisch „Kingfisher“). So konnten wir beim Analysieren der Videos feststellen, ob die zu sehenden Wellen von unserem nachgestellten Angriff oder von einem tatsächlichen Angriff ausgelöst wurden.

Während unseres Aufenthaltes sammelten wir Daten zu verschiedenen Intervallen zwischen 3 und 25 Sekunden („Priming-Versuche“) und führten jeweils einen Kontrollversuch, bei dem kein zweiter Angriff simuliert wurde, durch. Tatsächlich konnten wir feststellen, dass die Fische besonders bei den kürzeren Intervallen, beim zweiten Angriff mit mehr Wellen reagierten als im Kontrollversuch. Außerdem simulierten wir Angriffe von verschiedenen Seiten auf den Schwarm. Das bedeutet, erst wurde der Schwarm an einer Stelle „angegriffen“ und 5 Sekunden später an einer anderen Stelle, die ungefähr einen halben Meter entfernt lag. Das Ergebnis dieses Versuchs war nicht direkt offensichtlich und wird derweil von der Arbeitsgruppe in Berlin untersucht. Zusätzlich überprüften wir eine Erkenntnis der Vorjahre, nämlich dass der Schwarm mit mehr Wellen reagiert, wenn größere Muttern verwendet wurden und konnten diese bestätigen.

Während unserer Experimente variierten wir auch unsere Standorte. So sammelten wir in der ersten Hälfte des Praktikums Daten an der „Banana Bay“ – einer kleinen Flussbiegung in einem Bananenwäldchen. Die zweite Hälfte verbrachten wir an der „Small Bridge“, die ein Stück weiter flussaufwärts lag. Hierdurch können wir gewährleisten, dass die gesammelten Daten keine „Ausnahmefälle“ sind, die nur an einem bestimmten Ort auftreten. Besonders gut fanden wir, dass wir die entstandenen Videos auch selbstständig auswerten durften. Dadurch erkannten wir genau, worauf wir achten mussten und ob wir unsere Methodik anpassen mussten. Zum Beispiel merkten wir, dass bei den Intervallen von über 10 Sekunden nicht mehr Wellen produziert wurden, als wenn nur ein Angriff erfolgte. Gemeinsam mit Dr. David Bierbach haben wir deswegen entschieden, in den folgenden Tagen insbesondere kleinere Intervalle von 3 oder 5 Sekunden ins Auge zu fassen. Das Team aus Berlin integrierte uns sehr gut in die Forschung, sodass die mexikanischen Studenten und wir Auricher manche Experimente selbständig durchführen durften. Natürlich stand uns Dr. David Bierbach hierbei zur Seite und half uns, sobald Fragen aufkamen. Die Daten, die wir zum Schwarmverhalten der Schwefelmollys gesammelt haben, können von den Forschern aus Berlin beispielsweise dazu genutzt werden neue Algorithmen zu entwickeln, die wiederum im KI-Bereich eingesetzt werden können. So hat dieses Projekt zur Verhaltensforschung auch einen Einfluss auf die Entwicklung neuer Technologien.

Ein typischer Forschungstag in Mexiko

Nach einem kleinen Frühstück in der Station, was meist aus Brötchen oder Toast und Kaffee bestand, machten wir uns gegen halb neun auf zu den Baños. Auf dem Weg hielten wir immer bei einem Kiosk an, um uns mit Snacks und Getränken für einen Forschungstag in der Sonne zu versorgen. Wir fuhren durch die von Regenwald bedeckten Hügel hinauf zur Forschungsstelle, die zum Teil auf dem Grundstück des Kurbades „Haciendas los Azufres“ lag. Dort angekommen wünschten wir den Betreibern des Kurbads „Buenos dias“ und bauten unser Experiment auf. Gegen zwölf Uhr mittags war es Zeit für unsere Lunch-Pause, die aus selbst befüllten Tortillas bestand. Nachmittags verließen wir die Forschungsstelle meist gegen 16 Uhr.

Oft boten uns Prof. Dr. Jens Krause und Dr. David Bierbach an, nach dem Forschen noch etwas zu unternehmen. So gingen wir an verschiedenen Süßwasserflüssen schnorcheln und konnten hierbei die normalen mexikanischen Mollys, die beeindruckenden Schwertträger und die etwas größeren Buntbarsche beobachten. Wenn wir uns ganz still ins Wasser legten, gewöhnten sich die Fische an unsere Anwesenheit und kamen ziemlich nah, sodass wir ihre tollen Farben und Muster erkennen konnten. Zudem nahm uns Prof. Dr. Jens Krause mit zu einem nahe der Station gelegenen Regenwald. Wir kletterten ein Stück hinein und konnten zwei besondere Vögel, den Diademmotmot und den Schwarzkopftrogon sehen. In der Station hatte Prof. Dr. Jens Krause uns beigebracht, unsere Ferngläser richtig einzustellen, sodass wir nun einen großartigen Blick auf die Vögel hatten. Zudem überraschte uns ein Brüllaffen- Männchen: Wir waren bereits auf dem Rückweg, als wir es über uns in den Baumkronen entdeckten. Der Affe kletterte zu uns hinunter und ließ sich auf einem Baum in unserer Nähe nieder. Es war für uns eine unglaublich interessante Erfahrung, den Affen in seiner natürlichen Umgebung aus so kurzer Distanz sehen zu können.

Den Abend nach einem Forschungstag ließen wir in mexikanischen Restaurants mit Tacos, Quesadillas, Burritos und Melonensaft oder Cola ausklingen. Oft spielten wir abends noch Karten oder unternahmen mit dem Team eine Nachtwanderung auf dem Gelände der Station, um die nachtaktiven Tiere Mexikos sehen zu können. So entdeckten wir neben Vogelspinnen, verschiedenen Geckoarten, Fröschen und Kröten sogar ein Opossum.

Aber auch während unserer „Arbeitszeit“ bei den Baños geschahen einige spannende Dinge: So gelang es zum Beispiel Dr. David Bierbach an einem Tag eine Kaiserboa zu fangen, die wir nach genauer Betrachtung wieder freiließen. An unserem letzten Forschungstag bemerkte Katja außerdem, wie ein Papageienküken, das vermutlich aus einem Nest gefallen war, von einem Braunhäher attackiert wurde. Max Licht rettete es kurzerhand und übergab es den Betreibern des Kurbades, die es nun wieder aufpäppeln werden.

Unser freier Tag in den Bergen

Am Donnerstag der zweiten Woche konnten wir einen freien Tag einplanen, um die Gegend zu erkunden. Ziel des Ausflugs war das Dorf Tapijulapa im Bundesstaat Tabasco, das aufgrund seiner Schönheit bekannt ist. Die Fahrt führte uns etwa eine Stunde durch bergige Landschaften, Palmölplantagen und Weideflächen mit grasenden Rindern. Das erste Ziel auf unserer Wanderung war die Höhle „Cueva de las Sardinas Ciegas“, die an vielen Stellen knietief mit schwefelhaltigem Wasser gefüllt war. Ausgestattet mit Stirnlampen, begannen wir die Erkundung der feuchten, teils rutschigen Gänge. In einer der Kammern befand sich eine Kolonie von Fledermäusen, die durch unser Licht aufgeschreckt wurde und uns entgegenflog. Manche der Fledermäuse wendeten hierbei erst einige Zentimeter vor unseren Gesichtern – ein eindrucksvolles und zugleich intensives Naturerlebnis. In den Gewässern der Höhle konnten wir zudem die Cave-Mollys, eine an die Höhlenumgebung angepasste, unseren Schwefelmollys sehr ähnliche Art, beobachten. Im Anschluss besuchten wir die nahegelegene Wasserfalllandschaft „Cascadas de Villa Luz“, in der wir die Möglichkeit hatten, uns im Wasser zu erfrischen. Den Rückweg traten wir über eine Zip-Line an, die uns spektakulär über einen Fluss führte und uns zurück zu unseren Fahrzeugen brachte.

Zusätzlich besichtigten wir eine zweite, trockene Tropfsteinhöhle mit dem Namen „Muku Chen“, in der
wir unter anderem eine Krokodil-Nachtechse (Lepidophyma flavimaculatum) sowie den Gemeinen Vampir (Desmodus rotundus) entdeckten. Diese Fledermausart ernährt sich ausschließlich vom Blut anderer Tiere und zeigt eine interessante Fähigkeit – sie kann hüpfen. Diese Eigenschaft nutzt sie vermutlich, um sich einem schlafenden Wirtstier unbemerkt zu nähern.

Das Ende unseres Praktikums

Aufgrund des zügigen Fortschritts unserer Forschungsarbeit war der Samstag unser letzter Tag im Feld. Im Anschluss daran begaben wir uns am Sonntag auf die Rückfahrt nach Villahermosa. Den Nachmittag verbrachten wir im Hotel Holiday Inn, wo wir uns im Pool erholten und die Erlebnisse der vergangenen Wochen reflektierten. Am Montag besuchten wir mittags außerdem den Park „Parque museo La Venta“ in Villahermosa, in welchem wir die „Olmec colossal heads“, besichtigten. Diese sind riesige, mehrere Tonnen schwere Steinköpfe, die von den Olmeken, einer frühen Hochkultur Mexikos, vor ungefähr 3000 Jahren gefertigt wurden. Außerdem leben in dem Park eine Menge, sehr zutraulicher Nasenbären. So konnten wir noch ein weiteres Tier Mexikos kennenlernen und auch etwas über die Geschichte Mexikos erfahren. Am Montag traten wir die Rückreise nach Berlin an, wo sich unser Weg von dem des Forschungsteams trennen sollte. Wir übernachteten in einem Hotel nahe dem Hauptbahnhof, bevor wir am Mittwoch schließlich mit der Bahn nach Ostfriesland zurückkehrten.

Das Praktikum ermöglichte es uns, viele wertvolle Erfahrungen zu sammeln. Insbesondere lernten wir, wie Forschungsfragen auf praktische Weise bearbeitet werden müssen und wie flexibel man bei der Lösung von Problemen im Feld sein muss. Der Austausch mit den mexikanischen Studenten Arturo, Jose und Alejandro bot uns zudem interessante Einblicke in das Leben in Mexiko und zeigte uns auf, wie Kommunikation trotz sprachlicher Barrieren erfolgreich gestaltet werden kann. Zudem durften wir viele der beeindruckenden Tiere Mexikos in ihrer natürlichen Umgebung beobachten, wobei der Motmot, die Kaiserboa und der Krallengecko zu unseren Favoriten zählen, wie auch allen voran unsere Begegnung mit dem Brüllaffen. Das Praktikum hat uns nicht nur in wissenschaftlicher Hinsicht, sondern auch in persönlicher Ebene und uns in unserem Wunsch bestärkt, nach dem Abitur ein naturwissenschaftliches Studium zu beginnen.

An dieser Stelle möchten wir uns bei Prof. Dr. Jens Krause, Dr. David Bierbach, Korbinian Pacher und Max Licht bedanken. Sie begegneten uns von Anfang an auf Augenhöhe, unterstützten uns, wo es ging, und integrierten uns vollständig in die Forschungsarbeit. Ebenso gilt unser Dank Josef Antony, Claudia Groen, Volker Engelbart und Patrick Arians, deren Engagement solche Praktika im Rahmen der Auricher Wissenschaftstage erst möglich macht. Wir verbrachten in Mexiko nicht nur eine sehr lehrreiche und auch lustige, sondern vor allem eine inspirierende Zeit.

Forschungsreise in den Süden Mexikos zum Thema Schwarmintelligenz

Die Forschungsfrage

Ein typischer Forschungstag in Mexiko

Unser freier Tag in den Bergen

Das Ende unseres Praktikums

Praktikum beim Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg

Praktikum am Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Praktikum am CERN

Praktikum am Forschungszentrum Jülich

Berlin – Ein Schritt hinter die Kulissen

Praktikumsbericht beim MPQ bei München

Herbstpraktikum am Institute of Structural Biology in Bonn

Aufenthalt am Kunsthistorischen Institut Florenz

Forschungsreise nach Mexiko – Ein Bericht

Schülerinterview bei Franz Müntefering in Berlin im Willy-Brandt-Haus

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FÖRDERER

Die Forschungsfrage

Ein typischer Forschungstag in Mexiko

Unser freier Tag in den Bergen

Das Ende unseres Praktikums

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