Ontwijken van hongerige soortgenoten verklaart sprinkhaanzwerm

Sprinkhanen beginnen te zwermen als ze elkaar dreigen op te eten. De honger veroorzaakt onrust in de groepen dieren. Ze raken aangetrokken tot elkaars eiwitrijke lijven en proberen tegelijk knabbelende soortgenoten te vermijden. De groep wordt zo steeds beweeglijker. Wanneer een drempel is overschreden, ontstaat daaruit de collectieve, ordelijke beweging van de zwerm.

Dit proces beschrijven biologen en natuurkundigen in Proceedings of the Royal Society B (25 augustus, online). Hun artikel is een bijzondere combinatie van experiment en wiskundige simulatie, door Oxford, Princeton, de Humboldt-Universität in Berlijn en de Universiteit van Sydney.

Het zwermen van woestijnsprinkhanen is een zeer dynamisch en raadselachtig proces. Zó zijn het nog kalme, groene insecten die elkaar het liefst mijden. Maar wanneer ze toch samengedreven worden, veranderen ze binnen enkele uren van gedrag. Ze worden beweeglijk, raken sterk tot elkaar aangetrokken en trekken weg. Langzaam verandert ook hun kleur, naar zwart-geel.

Een injectie met serotonine – een signaalstof in het brein – is voldoende om van een solitaire sprinkhaan een groepsdier te maken (Science, 30 januari 2009). In de natuur begint de metamorfose door de prikkels van een grote groep sprinkhanen. Het voortdurend aanraken van de achterpoten, de geur van een massa sprinkhanen, de drukte.

Maar waarom ontstaat dan die grote, beweeglijke verzameling insecten die het zwermen stimuleert? De gangbare hypothese was dat de insecten op zoek moeten naar eten, en dan veiliger zijn in een groep.

Vergeet het, betoogt het team rond Stephen Simpson en Iain Couzin. Hongerige sprinkhanen proberen elkaar juist op te eten. Een sprinkhaan die – door een onvriendelijke ingreep van de onderzoekers – niet achter zich kan kijken of zijn eigen achterlijf niet voelt, heeft grote kans dat er een soortgenoot aan hem begint te knagen (Current Biology, mei 2008). Oplettende sprinkhanen in een groep zijn daarom continu aan het bewegen, belagers ontwijkend.

In hun nieuwe artikel voltooien de onderzoekers de onderbouwing van deze kannibalismetheorie. Ze lieten woestijnsprinkhanen honger lijden (de insecten hebben veel eiwit nodig). Zo zagen ze dat die hongerige dieren zo’n 40 procent beweeglijker zijn dan weldoorvoede, maar alleen in groepen.

Vervolgens simuleerden ze in de computer zo’n beweeglijke, hongerige groep. Die bleek bijzondere eigenschappen te hebben. Als de sprinkhanen een beetje op een kluitje zitten – vijftig op een vierkante meter – worden ze opeens beweeglijker en ook ordelijker. Zonder leiding, als in een natuurkundig proces, is het afgelopen met de wanorde en ontstaat de zwerm. Hester van Santen