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Schwarmforschung Was wir von Tieren lernen können

Ob beim Betreten eines Flugzeugs, gemeinsamen Entscheidungen oder dem Verhindern einer Massenpanik: Wir können viel von Tieren lernen, schreibt Peter Miller in seinem neuen Buch „Die Intelligenz des Schwarms“.

Pilger auf der Hadsch Quelle: dpa/dpaweb

Zwei Wochen nach dem tragischen Unglück auf der Duisburger Loveparade bleibt noch immer unklar, wie es zu der Massenpanik kommen konnte. Viele rätseln auch darüber, ob und wie sich solche Katastrophen künftig vermeiden lassen. Peter Miller konnte davon nichts wissen, aber sein Buch, das diese Woche erscheint, geht exakt dieser Frage nach. In „Die Intelligenz des Schwarms. Was wir von Tieren für unser Leben in einer komplexen Welt lernen können“ widmet sich der langjährige Wissenschaftsjournalist des US-Magazins „National Geographic“ zahlreichen wissenschaftlichen Erkenntnissen aus der Insektenwelt und wie sich diese in den Alltag übertragen lassen.

Dabei beschäftigt er sich einerseits mit den positiven Aspekten der Rudelbildung – etwa, wie geschickt Ameisen kooperieren und wie diverse Konzerne diese Lehren bereits für ihre Zwecke nutzen. Gleichzeitig behandelt er auch die negativen Wirkungsketten, die Menschenmassen ebenso fördern können – die unintelligente Seite des Schwarms eben.

Die Verantwortlichen der Hadsch in Saudi-Arabien mussten diese bereits mehrfach miterleben. 2004 kamen bei einer Massenpanik 249 Menschen ums Leben, 2006 sogar 363. Als die Organisatoren ein neues Sicherheitskonzept aufstellten, profitierten sie ausgerechnet vom Beispiel der Heuschreckenschwärme – wie, das beschreiben die Auszüge aus Millers Buch, die die WirtschaftsWoche exklusiv abdruckt.

Die Erkenntnisse tragen nicht nur dazu bei, Gruppen und Teams besser zu verstehen und zu führen – sondern auch, das Risiko solcher Katastrophen wie der in Duisburg künftig zu minimieren.

Pilgermassen auf der Hadsch

Peter Miller

Die Pilger, die an der alljährlichen Hadsch in Saudi-Arabien teilnehmen, erwarten gar keinen erholsamen Urlaub. Mehrere Millionen reisen Jahr für Jahr mit dem Bus, dem Flugzeug und zu Fuß an, um an dem fünftägigen Ritual in und um Mekka teilzunehmen, ihres Urahnen Abraham zu gedenken und ihre Solidarität mit den muslimischen Brüdern und Schwestern in aller Welt zum Ausdruck zu bringen.

Die Stadt ist heiß und überfüllt, und vor allem für ältere Menschen ist es ein körperlich und emotional kräftezehrendes Erlebnis. Doch jedes Jahr kommen mehr Pilger, um von einer heiligen Stätte in der Wüste zur anderen zu ziehen.

249 Tote bei Pilgerreise

Am 12. Januar 2006 hatten sich mehrere Hunderttausend Wallfahrer in der staubigen Zeltstadt bei Mina, fünf Kilometer östlich von Mekka, versammelt, um an dem letzten Ritual der Hadsch, der rituellen Steinigung der drei Säulen von Dschamarat, teilzunehmen.

Diese Säulen stellen den Teufel dar, der Abraham versuchte und davon abbringen wollte, seinen Sohn zu opfern, wie Gott dies von ihm verlangt hatte. Um an die Säulen heranzukommen und Kieselsteine nach ihnen zu werfen, mussten die Pilger über breite Rampen auf eine Betonplattform steigen, die um die Säulen herum errichtet worden war.

Zwei Jahre zuvor waren auf dieser Rampe, der sogenannten Dschamarat-Brücke, 249 Menschen zu Tode gequetscht worden. Verantwortliche suchten die Schuld bei Händlern, die mit ihren Essens- und Souvenirständen den Pilgerstrom behindert hätten. Andere deuteten auf Pilger, die ihr Gepäck dort abgelegt hätten. Viele beklagten das Fehlen von Schildern, die den Pilgern die Richtung wiesen, aber andere hielten dagegen, die Menge habe die vorhandenen Schilder ignoriert, weil sie die Sprache nicht verstand. Man konnte den Eindruck bekommen, dass die Offiziellen die Lage nicht unbedingt unter Kontrolle hatten.

Massive Veränderungen

In Erwartung eines massiven Ansturms nahmen die Organisatoren im Jahr 2006 einige Veränderungen vor. Sie hatten die schlanken Säulen mit elliptischen Wänden verkleidet, um den Pilgerstrom zu optimieren und mehr Pilger gleichzeitig vorbeischleusen zu können. Daneben setzten sie Videokameras ein, um die Bewegung der Menge zu beobachten, und stellten Absperrungen auf, um die Besucherströme zu lenken. Schließlich hatten sie zehntausend Soldaten aufgeboten, die für Ordnung sorgen sollten. Aber würde das ausreichen?

Die Intelligenz des Schwarms

In der Vergangenheit hatten einige Gruppierungen verboten, das Steinigungsritual vor dem Mittagsgebet durchzuführen, doch in diesem Jahr hatten die Pilger schon am Morgen damit begonnen. Kurz nach Mittag drängten sich die Menschen dicht an dicht auf der Rampe, die von Osten auf die Brücke führte.

In diesem Moment passierte auf der Brücke etwas, das den Pilgerstrom ins Stocken geraten ließ. Die ersten Berichte waren verwirrend. Ein Verantwortlicher behauptete, einige Pilger seien über herumliegende Taschen gestolpert und hätten dadurch den Flaschenhals verursacht. Andere behaupteten, Sicherheitskräfte hätten den Zugang blockiert. Was immer der Grund gewesen sein mag, die Stockung wurde zu einem ernsten Problem, da die riesige Menschenmenge weiter vorandrängte.

„Ich habe gesehen, wie sich die Menschen weitergedrängt haben, und plötzlich habe ich Schreie gehört. Ich habe mich umgedreht und gesehen, wie die Menschen übereinander gefallen sind“, berichtete ein Augenzeuge einem Reporter der BBC. Menschen schoben, Ellenbogen flogen. Wenige Minuten später rasten Krankenwagen und Polizeiautos zum Schauplatz.

Tödliche Straße

Die Menge stand erdrückend dicht, die Ärzte drangen nur mühsam zum Unglücksort vor. Als sie schließlich ankamen, lagen die Opfer in sieben Schichten übereinander. 363 Menschen waren tot, darunter einige Sicherheitskräfte. Hunderte waren verletzt. „Wir haben versucht, einen Ring um die Frauen zu bilden und sie zu beschützen“, berichtete ein ägyptischer Pilger vom Krankenhausbett einem Fernsehreporter. „Aber es war sinnlos. Sie waren alle tot.“

Aus Ägypten, Pakistan, Bangladesch, Jemen, Sudan, Afghanistan und einigen anderen Ländern kamen die trauernden Familien in die Leichenhalle von Mina, um ihre toten Verwandten abzuholen. Die saudischen Sicherheitskräfte hatten ihr Möglichstes getan, um eine Katastrophe wie diese zu verhindern – umsonst. „Es war wie eine Straße des Todes“, sagte ein Pilger gegenüber der Nachrichtenagentur Reuters. Was war schiefgegangen?

Um diese Frage zu beantworten, beauftragten die saudischen Behörden ein Team aus Europa damit, die Aufzeichnungen der Sicherheitskameras auszuwerten. Zufällig hatte eine Kamera auf einer 35 Meter hohen Stange direkt über der Rampe die Katastrophe gefilmt.

Einer der Wissenschaftler war Dirk Helbing von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich, ein früherer Physiker, der das Verhalten von Verkehrsströmen und Menschenmengen erforschte.

Staubildung

 Anders als andere Wissenschaftler, die den Unfall aus psychologischer, soziologischer oder technischer Sicht analysierten, hatte Helbing die Parallelen zwischen den Bewegungen von Menschenmassen und dem Verhalten von Teilchen oder Flüssigkeiten untersucht. In seinen früheren Arbeiten hatte er mithilfe von Formeln aus der Molekulardynamik, der kinetischen Gastheorie, der Flüssigkeitsdynamik oder dem Verhalten von granularer Materie Computersimulationen entwickelt, die zeigten, dass Fußgänger spontan Kolonnen bilden, um auf überfüllten Gehsteigen aneinander vorbeizugehen, oder warum sich auf freien Autobahnen ohne erkennbaren Grund Staus bilden.

Muslimische Pilger umkreisen Quelle: REUTERS

Im Laufe seiner Arbeiten war er zu dem Schluss gekommen, dass es manchmal sinnvoller sein konnte, Menschen so zu behandeln, als handele es sich um Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe. „Das hängt ganz von der Dichte der Menschenmenge ab“, erläutert er. „Nehmen wir an, Sie untersuchen Fans, die zu Fuß ein Fußballstadion betreten. Bei geringer Dichte bewegen sie sich frei, ohne miteinander in Berührung zu kommen. In diesem Moment sind sie mit dem Gaszustand vergleichbar.

Wenn die Dichte größer wird, stehen sich die Menschen gegenseitig im Weg und reagieren aufeinander. Das wäre der flüssige Zustand. Und bei noch größerer Dichte, vor allem wenn die Leute anfangen zu schieben, kann man ihr Verhalten mit dem granularer Materie vergleichen.“ Mit anderen Worten, Menschen, die eine Engstelle passieren wollen, können diese genauso verstopfen wie Sand eine Sanduhr: Keiner kommt mehr voran.

Stop-and-go-Wellen

Bevor er sich die Videos des Unfalls ansah, erwartete Helbing ein Muster dieser Art. Doch die Analyse ergab ein anderes Bild. Auf den Aufzeichnungen war die rechte Seite der Rampe zur Brücke zu sehen. Um 11.45 Uhr bewegte sich ein relativ geordneter Pilgerstrom zu den Säulen hinauf. Es war sogar ausreichend Platz, dass einige Pilger Schirme zum Schutz gegen die Sonne aufspannen konnten. Gegen 11.53 Uhr stockten die vordersten Pilger plötzlich, möglicherweise wegen eines Zelts zur medizinischen Notversorgung, das an einer Ecke aufgebaut worden war.

Die Unterbrechung dauerte nicht lange, schon nach einer Minute setzte sich der Strom wieder in Bewegung. Diese kurze Störung reichte jedoch aus, um eine Folge von Stop-and-go-Wellen auszulösen, die sich entgegen der Bewegungsrichtung durch die Menge fortsetzten.

Fatale Störung

Das Verhalten erinnerte Helbing an die Verkehrsstaus, die er untersucht hatte. Wenn ein Fahrer vor sich ein Bremslicht aufleuchten sieht, tritt er ebenfalls auf die Bremse. Damit veranlasst er die Fahrer hinter ihm, ebenfalls langsamer zu fahren. Die ursprüngliche Verzögerung war aber möglicherweise gar nicht durch ein Hindernis ausgelöst worden, sondern vielleicht durch Fahrer, die um eine Lücke im Verkehr konkurrierten.

Das Muster der Stop-and-go-Wellen auf der Rampe setzte sich 20 Minuten lang fort, während gleichzeitig die Dichte der Pilgermenge immer weiter zunahm. (Um die Dichte und andere Faktoren zu messen, analysierte Helbings Team die Videos Bild für Bild und ermittelte die Anzahl der Neuzugänge auf der Brücke, ihre Geschwindigkeit, ihre Flussrate und ihre regionale Dichte.)

Ein Polizist steht am Quelle: APN

Um 12.19 Uhr änderte die Menge ihr Verhalten erneut und ging in ein unregelmäßiges Fließmuster über. Helbing verglich diese Phase mit Turbulenzen in einer Flüssigkeit oder mit Erdstößen. Pilger wurden gegeneinander gedrückt und Gruppen gegen ihren Willen zufällig in die eine oder andere Richtung geschoben.

In einer solchen Situation „können Schockwellen durch die Masse weitergegeben werden, die so stark sind, dass sie Menschen hochheben und drei Meter oder weiter befördern“, erklärt ein Experte. „Die Leute werden buchstäblich aus den Schuhen gehoben, ihnen werden die Kleider vom Leib gerissen.

Innerhalb weniger Minuten waren mehrere Pilger gestürzt. Da sie nicht imstande waren, wieder auf die Füße zu kommen, trampelten die Pilger über sie hinweg, während die gewaltige Masse der Pilger von unten nachdrängte. Mehr Pilger stürzten und verwandelten sich in Hindernisse für die nachfolgenden Pilger. Die Katastrophe geriet außer Kontrolle.

"Als hätte man ein Auto auf der Brust stehen"

Es war ein Teufelskreis: Je mehr Menschen nachdrängten, desto weniger Menschen konnte die Rampe weiterbefördern und desto größer wurde der Druck, bis die Dichte einen kritischen Punkt erreichte und Menschen starben.

Selbst wer nicht stürzte, befand sich in der tödlichen Gefahr, von der Masse erdrückt zu werden, die unter ähnlichen Umständen stark genug war, Eisenstangen zu verbiegen und Mauern einzureißen. „Der Druck der Massen ist ungefähr so, als hätte man ein Auto auf der Brust stehen“, so Helbing. „Mit dem Unterschied, dass er dauernd die Richtung ändert.“

Helbing war überrascht, wie lange die Warnsignale vor der Katastrophe erkennbar gewesen waren. Die Stop-and-go-Wellen auf der Rampe waren 20 Minuten lang zu beobachten gewesen und die turbulenten Muster noch einmal zehn.

Wenn die Sicherheitskräfte eine Videoüberwachung verwendet hätten, die die Bewegung der Masse in Echtzeit analysierte, dann hätten sie eine halbe Stunde Zeit gehabt, um Maßnahmen zu ergreifen, meint Helbing. Sie hätten beispielsweise den Zustrom der Pilger auf die Brücke verlangsamen können, sie hätten sie umleiten oder Blocks bilden können, um die Schockwellen zu unterbrechen. Sie hatten ausreichend Zeit.

Tausende Stare fliegen über Quelle: dpa/dpaweb

Ein anderer Experte ist etwas vorsichtiger. „Wenn diese Schockwellen zu sehen sind, ist es schon zu spät“, meint Keith Still, Gründer des britischen Unternehmens Crowd Dynamics, das die Saudis bei der Entwicklung eines alternativen Ablaufs für das Steinigungsritual unterstützte. „Wenn diese extremen Schockwellen auftreten, kann man nicht mehr viel tun. Die Masse steht vor dem Kollaps. Was Sie jetzt noch unternehmen, könnte der letzte Tropfen sein, der das Fass zum Überlaufen bringt.“

Die Verantwortlichen müssen das Problem an der Wurzel anpacken, fordert Still: Zu viele Menschen wollen einen zu engen Raum passieren. „Die Brücke können pro Stunde 135 000 Menschen überqueren“, erklärt er. „Aber an den Säulen können nur 100 000 Menschen pro Stunde vorbeigehen. Sie können nun mal keinen Liter Wasser in ein Halbliterglas füllen.“

Hirnlose Masse

Die Saudis wussten, dass ihre Brücke veraltet war. Nachdem der letzte Pilger im Jahr 2006 den letzten Stein geworfen hatte, wollten sie sie einreißen und mit dem Bau einer neuen Brücke beginnen. Daher hatten sie bereits um die Rampe herum Platz für die Baumaschinen gemacht. Leider hatten sie damit auch mehr Platz für die Menge geschaffen.

Zu Beginn des Rituals standen geschätzte 750 000 Menschen auf dem Vorplatz. Dazu kam das Gebot einiger religiöser Gruppen, die Zeremonie erst nach dem Mittagsgebet zu beginnen. Damit war die Katastrophe abzusehen. Das Ende des Gebets war wie der Startschuss zum größten Marathonlauf der Welt. „Alle sind auf einmal losgelaufen, und dafür war die Struktur einfach nicht ausgelegt“, so Still.

Unter normalen Umständen können sich Menschenmengen selbst organisieren und erstaunliche Staus bewältigen. Wenn beispielsweise zwei Fußgängerströme aufeinandertreffen, ordnen sie sich spontan zu unterschiedlichen Spuren und einer geht dem anderen nach, um Störungen zu verringern – genau wie Ameisen im Regenwald.

Aber wenn die Dichte die Kapazitätsgrenze übersteigt, und sei es auch nur für einen kurzen Moment, dann ändert sich die Dynamik, die Menschen verlieren die Kontrolle und bewusstes Handeln wird durch die Bewegungen und Reaktionen der Gruppe unmöglich gemacht. Die Menge kann sich nur noch eingeschränkt selbst organisieren und verwandelt sich in eine hirnlose Masse, die von physischen Kräften und Angst beherrscht wird.

Statt das Problem mithilfe einfacher Daumenregeln herunterzubrechen und auf zahllose Individuen zu verteilen, wie dies die Ameisen tun, springt die Masse in einen chaotischen Zustand, in dem nur noch das eigene Überleben zählt – wie in einem Heuschreckenschwarm.

Mangelnde Kommunikation

Ein Grund für diesen Zusammenbruch ist die mangelnde Kommunikation innerhalb der Masse. Die Information aus dem vorderen Bereich der Masse wird nicht nach hinten durchgereicht. Daher sind die Sicherheitskräfte nicht in der Lage, an der Unglücksstelle den Druck herauszunehmen, weil sich diejenigen, die ihn verursachen, außer Hörweite befinden. Stattdessen verbreiten sich oft Gerüchte und schüren die Angst derart, dass die Menschen kopflos schieben, drängen und versuchen wegzulaufen.

Dieses Chaos lässt sich nur vermeiden, wenn man von vornherein Sicherheitsmaßnahmen einbaut. Dies taten die Saudis denn nach dem Unglück des Jahres 2006. Die alte Dschamarat-Brücke wurde abgerissen und eine neue erbaut, die fünf statt zuvor zwei Etagen hatte. Die zusätzlichen Etagen boten nicht nur mehr Pilgern Platz, sie hatten auch mehrere Notausgänge.

Es wurden auch neue Strategien zur Lenkung der Besucherströme entwickelt, unter anderem wurden Zäune errichtet, um die Pilger von der Zeltstadt direkt zur Brücke zu schleusen, und alle Wege waren ausschließlich Einbahnstraßen.

Um die Besucher über den ganzen Tag zu verteilen, mussten sich die Pilgergruppen anmelden und erhielten feste Zeiten zugewiesen. Das Sicherheitspersonal wurde im Umgang mit Software zur Zählung der Pilger geschult. „Nicht nur die Brücke war neu, sondern der gesamte Ansatz“, sagt Keith Still. „Jetzt war alles vollständig unter Kontrolle.“

Keine Panik im Folgejahr

Vielleicht. Doch bei der nächsten Hadsch im Dezember 2006 waren erst zwei Etagen der neuen Brücke fertiggestellt, und der Ansturm war größer denn je.

Mehr als zwei Millionen Menschen drängten sich in das Tal von Mina und stellten die Dschamarat-Brücke auf eine erste Bewährungsprobe. Die Pilger müssen nervös gewesen sein, denn sie erinnerten sich sicher, dass ein Jahr zuvor Hunderte ihr Leben verloren hatten.

Dieses Mal kam es nicht zu einem Unfall. Niemand wurde zu Tode getrampelt, keine Panik brach aus. Obwohl mehr Gläubige nach Mina kamen als je zuvor, überstieg die Dichte zu keinem Zeitpunkt die Kapazität der neuen Brücke, genau wie es der Plan vorsah.

Obwohl die Pilger erschöpft waren und unter der Hitze litten, verloren sie nie ihre Identität und verwandelten sich nie in eine hirnlose Masse. Sie taten das, wozu sie gekommen waren, und kehrten müde, aber glücklich nach Hause zurück. 

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