追蹤動物，預測災難

唐怡

人類最好的地震預測技術只能提前幾分鐘發出警告，但在地震發生之前，蛇類逃離它們的巢穴，奶牛停止產奶，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警呢？

動物與自然界要素的聯系

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測天氣、災難。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，已經從民間傳說轉向科學。例如2013年，美國科學家們對一種民間傳說的“無稽之談”進行了實驗——當雨快要來臨的時候，奶牛就會躺下來。

研究人員測量了奶牛的核心體溫，發現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。奶牛可能無法準確地預測降水，但它確實顯示了奶牛行為和天氣之間的一種聯系。研究人員還分析了蛇的行為和天氣之間的聯系，發現在厄爾尼諾周期中，蛇更具攻擊性，更容易咬傷人類或其它動物。

動物能提前感知災難

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

此外，發生7級地震的秘魯亞納查加國家公園里，公園內的觸發攝像機也捕捉到了動物行為的變化。在早前平常的一天內，攝像機記錄下了15種動物的蹤跡，但在地震的23天前，記錄到的數量已經降到5種以下，在這事件發生的前一周，數量下降到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，科學家探測到了地震兩周前開始的電離層的干擾。地震發生前8天的大波動，正好與動物活動的第二次明顯減少相對應。

科學家認為，在地震發生前幾天或幾周內，野生動物也可能會發現大氣壓、地下水水位、重力和化學物質的變化。如果動物可以作為早期的預警系統，我們如何利用？

太空動物研究系統

為了增強對野生動物這些現象的觀察效果，科學家計劃利用太空發射系統進行研究。該計劃被稱為太空動物研究系統，借助國際空間站，從太空觀測研究動物的行為特征。

通過全球實時追蹤動物的行為，科學家相信，他們能夠創造出一個早期預警系統來預測自然災害。那么，這個系統是如何運作的呢？

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，該設備將遠程追蹤動物，這是以前從未應用過的技術。

接收器將在320千米上高空環繞地球，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不會處于傳輸范圍之外。這說明地面的科學家能可靠地與國際空間站的設備通信，并使用全球定位系統定期進行位置測定。

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

所以說，科學家能在任何地方追蹤觀察到動物——海面、沙漠、高山、農田甚至你家后院的樹林里。在手機沒有信號的地方，它也能有效地運作。

最初的兩年里，至少2000只動物安上了追蹤器，包括杜鵑、海龜等，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奶量下降，這些行為已經成為模型系統中的因子，用來預示即將發生的地震或其他自然災害。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。

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

追蹤器的完善

系統剛開始使用的追蹤器重量為5克左右，研究人員的目標是把重量減小到1克以內。另一方面，科學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的應答器，利用諧波雷達追蹤蝴蝶。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，因為超過此重量分數之后，可能會影響動物的行為或活動。

有研究人員發現，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來追蹤。瑞典隆德大學動物運動研究中心的學者，使用了量子點（一種半導體納米結構）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，但研究人員認為，納米技術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，運算更高效。

技術+動物，來拯救人類

太空動物研究系統是一種新型國際交流平臺，一些專家認為，當涉及到動物活動的生態學，我們面臨的政治障礙可能要比技術本身更具挑戰性。

不過，如果這個計劃成功，人類與動物王國的關系，將刷新歷史記錄。此外，人們也會因此了解更多關于氣候變化、動物疾病傳播的新知識，更好地保護生物多樣性和發展更好的生態系統服務，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，或許還能拯救我們人類自己的生命。

拓展閱讀

隨時代而發展的追蹤器

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

在過去的30年里，科學家已經開始使用衛星技術追蹤動物。近年來，由于電池技術的改進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，瑞典隆德大學開發了最輕的追蹤器，僅重0.6克。

當然，也有一些間接技術。例如，澳大利亞的研究人員使用的是“接近傳感器”，發射一束電磁輻射來監測蝙蝠，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，使用無人機收集動物的周期性照片，在動物巢穴旁設立定位相機并使用圖像識別軟件來計算動物的個體數目。

一些基于互聯網的眾包項目，可以讓世界各地的網友也參與到追蹤動物的項目中。例如“宇宙動物園”這個項目，網友可以在線對動作感應相機捕獲的相片進行動物的識別和計數。