追蹤動物，預(yù)測災(zāi)難

唐怡

人類最好的地震預(yù)測技術(shù)只能提前幾分鐘發(fā)出警告，但在地震發(fā)生之前，蛇類逃離它們的巢穴，奶牛停止產(chǎn)奶，是不是意味著動物們知道一些人類不知道的信息？如何讓動物幫助我們預(yù)警呢？

動物與自然界要素的聯(lián)系

觀察動物活動來幫助人類生存，這可以追溯到上千年前。約6000年前，美國北部的土著印第安人利用對野牛行為的了解，制定了一種有效的狩獵方法，他們將一群亂竄的野牛趕到懸崖邊，野牛在沖撞之中跌下懸崖，而懸崖之下就是印第安人的屠宰營。

在很多民間傳說中，人們可以通過動物來預(yù)測天氣、災(zāi)難。而在過去的幾年里，觀察動物行為活動，為人類提供大自然的知識，已經(jīng)從民間傳說轉(zhuǎn)向科學(xué)。例如2013年，美國科學(xué)家們對一種民間傳說的“無稽之談”進(jìn)行了實驗——當(dāng)雨快要來臨的時候，奶牛就會躺下來。

研究人員測量了奶牛的核心體溫，發(fā)現(xiàn)奶牛在寒冷的時候會躺下，而在炎熱的時候會站起來以散熱。奶?？赡軣o法準(zhǔn)確地預(yù)測降水，但它確實顯示了奶牛行為和天氣之間的一種聯(lián)系。研究人員還分析了蛇的行為和天氣之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)在厄爾尼諾周期中，蛇更具攻擊性，更容易咬傷人類或其它動物。

動物能提前感知災(zāi)難

有證據(jù)表明，動物可以被當(dāng)成是“智能傳感器”，來預(yù)測即將到來的地震。2014年，有學(xué)者探討了2011年摧毀日本的地震和海嘯中，動物們不尋常的行為。在地震發(fā)生的前一周，離地震中心340千米之內(nèi)的地區(qū)，奶牛的產(chǎn)奶量有所下降，寵物親近主人的行為也減少。由于壓力會影響牛奶的生產(chǎn)，這意味著奶牛在發(fā)生地震之前，就已經(jīng)感覺到了。

此外，發(fā)生7級地震的秘魯亞納查加國家公園里，公園內(nèi)的觸發(fā)攝像機(jī)也捕捉到了動物行為的變化。在早前平常的一天內(nèi)，攝像機(jī)記錄下了15種動物的蹤跡，但在地震的23天前，記錄到的數(shù)量已經(jīng)降到5種以下，在這事件發(fā)生的前一周，數(shù)量下降到0。通過記錄圍繞震中的海面上所反射的極低頻率的無線電波，科學(xué)家探測到了地震兩周前開始的電離層的干擾。地震發(fā)生前8天的大波動，正好與動物活動的第二次明顯減少相對應(yīng)。

科學(xué)家認(rèn)為，在地震發(fā)生前幾天或幾周內(nèi)，野生動物也可能會發(fā)現(xiàn)大氣壓、地下水水位、重力和化學(xué)物質(zhì)的變化。如果動物可以作為早期的預(yù)警系統(tǒng)，我們?nèi)绾卫茫?/p>

太空動物研究系統(tǒng)

為了增強(qiáng)對野生動物這些現(xiàn)象的觀察效果，科學(xué)家計劃利用太空發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行研究。該計劃被稱為太空動物研究系統(tǒng)，借助國際空間站，從太空觀測研究動物的行為特征。

通過全球?qū)崟r追蹤動物的行為，科學(xué)家相信，他們能夠創(chuàng)造出一個早期預(yù)警系統(tǒng)來預(yù)測自然災(zāi)害。那么，這個系統(tǒng)是如何運(yùn)作的呢？

首先，宇航員將在國際空間站上安裝一個野生動物專用的無線電接收器，該設(shè)備將遠(yuǎn)程追蹤動物，這是以前從未應(yīng)用過的技術(shù)。

接收器將在320千米上高空環(huán)繞地球，能覆蓋90%以上的地球表面。而國際空間站每24小時就可以繞地球16圈，動物身上的追蹤器永遠(yuǎn)不會處于傳輸范圍之外。這說明地面的科學(xué)家能可靠地與國際空間站的設(shè)備通信，并使用全球定位系統(tǒng)定期進(jìn)行位置測定。

追蹤觀察動物使用的是CDMA（代碼分多址）系統(tǒng)，這是非常有效的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能使許多個發(fā)射機(jī)同一時間在一個通信信道發(fā)送信息。CDMA是基于軟件的系統(tǒng)，便于技術(shù)精制時的系統(tǒng)升級，而關(guān)鍵是在天空中有一個非常強(qiáng)大的計算機(jī)來解碼信號。

所以說，科學(xué)家能在任何地方追蹤觀察到動物——海面、沙漠、高山、農(nóng)田甚至你家后院的樹林里。在手機(jī)沒有信號的地方，它也能有效地運(yùn)作。

最初的兩年里，至少2000只動物安上了追蹤器，包括杜鵑、海龜?shù)?，然后逐漸增加到了2萬多只。除了追蹤動物的位置，追蹤器還能記錄高度、潛水深度、光照強(qiáng)度等信息。研究人員建立了算法來比較不尋常的動物活動或行為，比如蛇的攻擊程度上升或者奶牛的產(chǎn)奶量下降，這些行為已經(jīng)成為模型系統(tǒng)中的因子，用來預(yù)示即將發(fā)生的地震或其他自然災(zāi)害。最后，這種信息可以傳遞給政府、非政府組織和救援組織來拯救生命。

太空動物研究系統(tǒng)還有著其他的用途。大約70%的流行病是人與動物接觸而產(chǎn)生的，包括禽流感和非典。而這樣的系統(tǒng)可以為流行病學(xué)家提供一些重要信息，比如疾病在哪出現(xiàn)以及如何傳播的。

追蹤器的完善

系統(tǒng)剛開始使用的追蹤器重量為5克左右，研究人員的目標(biāo)是把重量減小到1克以內(nèi)。另一方面，科學(xué)家也正在尋找追蹤更小生物的方法。英國的研究人員通過塑料管內(nèi)的應(yīng)答器，利用諧波雷達(dá)追蹤蝴蝶。塑料管要用雙面粘泡沫固定在昆蟲的胸部，該裝置的重量只有0.012克，是蝴蝶體重的8%，對有些較大物種來說，僅為其體重的4%。其實，追蹤器重量最好是在動物體重的3%以下，因為超過此重量分?jǐn)?shù)之后，可能會影響動物的行為或活動。

有研究人員發(fā)現(xiàn)，即使是微小的生物，如浮游動物，也可以成功地采用納米技術(shù)來追蹤。瑞典隆德大學(xué)動物運(yùn)動研究中心的學(xué)者，使用了量子點（一種半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)）和顯微熒光探針等，追蹤了1.5毫米的淡水甲殼類動物水蚤的活動。然而，量子點只能在攝像頭下可見，說明這種方法目前只能用于追蹤生活在水族館里的生物。

盡管追蹤范圍受限，但研究人員認(rèn)為，納米技術(shù)可以減少追蹤器的大小，同時也可使追蹤器芯片的體積變得更小，運(yùn)算更高效。

技術(shù)+動物，來拯救人類

太空動物研究系統(tǒng)是一種新型國際交流平臺，一些專家認(rèn)為，當(dāng)涉及到動物活動的生態(tài)學(xué)，我們面臨的政治障礙可能要比技術(shù)本身更具挑戰(zhàn)性。

不過，如果這個計劃成功，人類與動物王國的關(guān)系，將刷新歷史記錄。此外，人們也會因此了解更多關(guān)于氣候變化、動物疾病傳播的新知識，更好地保護(hù)生物多樣性和發(fā)展更好的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，如植物授粉、蟲害控制和種子傳播。我們對動物行為等知識的深入了解，可以幫助我們拯救瀕危物種，或許還能拯救我們?nèi)祟愖约旱纳?/p>

拓展閱讀

隨時代而發(fā)展的追蹤器

20世紀(jì)初，人們通過在鳥的腿或翅膀上綁手寫識別碼來標(biāo)記鳥類。20世紀(jì)40年代，用雷達(dá)研究遷徙的動物，接著到了20世紀(jì)50年代，又用聲吶追蹤動物。

在過去的30年里，科學(xué)家已經(jīng)開始使用衛(wèi)星技術(shù)追蹤動物。近年來，由于電池技術(shù)的改進(jìn)和太陽能電池板的使用，追蹤器變得越來越小，效率也越來越高。

雨燕的體重僅為42克，攜帶的追蹤器“小背包”約為1.1克，相當(dāng)于重約70千克的人攜帶2.1千克的物件。一般來說，3%動物體重是上限。到目前為止，瑞典隆德大學(xué)開發(fā)了最輕的追蹤器，僅重0.6克。

當(dāng)然，也有一些間接技術(shù)。例如，澳大利亞的研究人員使用的是“接近傳感器”，發(fā)射一束電磁輻射來監(jiān)測蝙蝠，并不需要接觸動物，這可用來模擬和評估疾病的傳播。

還有其他非損傷性的方法，包括：檢測蜂房里的溫度和二氧化碳，使用無人機(jī)收集動物的周期性照片，在動物巢穴旁設(shè)立定位相機(jī)并使用圖像識別軟件來計算動物的個體數(shù)目。

一些基于互聯(lián)網(wǎng)的眾包項目，可以讓世界各地的網(wǎng)友也參與到追蹤動物的項目中。例如“宇宙動物園”這個項目，網(wǎng)友可以在線對動作感應(yīng)相機(jī)捕獲的相片進(jìn)行動物的識別和計數(shù)。