大科技杂志社官方网站

新浪微薄腾讯微薄

最新碎语:想象力比知识更重要

您的位置:大科技杂志社官方网站 >百科新说> 追踪动物,预测灾难

追踪动物,预测灾难

人类最好的地震预测技术只能提前几分钟发出警告,但在地震发生之前,蛇类逃离它们的巢穴,奶牛停止产奶,是不是意味着动物们知道一些人类不知道的信息?如何让动物帮助我们预警呢?

dnews--0845--dnews-845-animals-predict-weather--large.thumb.jpg

动物与自然界要素的联系

观察动物活动来帮助人类生存,这可以追溯到上千年前。约6000年前,美国北部的土著印第安人利用对野牛行为的了解,制定了一种有效的狩猎方法,他们将一群乱窜的野牛赶到悬崖边,野牛在冲撞之中跌下悬崖,而悬崖之下就是印第安人的屠宰营。

在很多民间传说中,人们可以通过动物来预测天气、灾难。而在过去的几年里,观察动物行为活动,为人类提供大自然的知识,已经从民间传说转向科学。例如2013年,美国科学家们对一种民间传说的“无稽之谈”进行了实验——当雨快要来临的时候,奶牛就会躺下来。

研究人员测量了奶牛的核心体温,发现奶牛在寒冷的时候会躺下,而在炎热的时候会站起来以散热。奶牛可能无法准确地预测降水,但它确实显示了奶牛行为和天气之间的一种联系。研究人员还分析了蛇的行为和天气之间的联系,发现在厄尔尼诺周期中,蛇更具攻击性,更容易咬伤人类或其它动物。

动物能提前感知灾难

有证据表明,动物可以被当成是“智能传感器”,来预测即将到来的地震。2014年,有学者探讨了2011年摧毁日本的地震和海啸中,动物们不寻常的行为。在地震发生的前一周,离地震中心340千米之内的地区,奶牛的产奶量有所下降,宠物亲近主人的行为也减少。由于压力会影响牛奶的生产,这意味着奶牛在发生地震之前,就已经感觉到了。

此外,发生7级地震的秘鲁亚纳查加国家公园里,公园内的触发摄像机也捕捉到了动物行为的变化。在早前平常的一天内,摄像机记录下了15种动物的踪迹,但在地震的23天前,记录到的数量已经降到5种以下,在这事件发生的前一周,数量下降到0。通过记录围绕震中的海面上所反射的极低频率的无线电波,科学家探测到了地震两周前开始的电离层的干扰。地震发生前8天的大波动,正好与动物活动的第二次明显减少相对应。

科学家认为,在地震发生前几天或几周内,野生动物也可能会发现大气压、地下水水位、重力和化学物质的变化。如果动物可以作为早期的预警系统,我们如何利用?

太空动物研究系统

为了增强对野生动物这些现象的观察效果,科学家计划利用太空发射系统进行研究。该计划被称为太空动物研究系统,借助国际空间站,从太空观测研究动物的行为特征。

通过全球实时追踪动物的行为,科学家相信,他们能够创造出一个早期预警系统来预测自然灾害。那么,这个系统是如何运作的呢?

首先,宇航员将在国际空间站上安装一个野生动物专用的无线电接收器,该设备将远程追踪动物,这是以前从未应用过的技术。

接收器将在320千米上高空环绕地球,能覆盖90%以上的地球表面。而国际空间站每24小时就可以绕地球16圈,动物身上的追踪器永远不会处于传输范围之外。这说明地面的科学家能可靠地与国际空间站的设备通信,并使用全球定位系统定期进行位置测定。

追踪观察动物使用的是CDMA(代码分多址)系统,这是非常有效的网络系统,能使许多个发射机同一时间在一个通信信道发送信息。CDMA是基于软件的系统,便于技术精制时的系统升级,而关键是在天空中有一个非常强大的计算机来解码信号。

所以说,科学家能在任何地方追踪观察到动物——海面、沙漠、高山、农田甚至你家后院的树林里。在手机没有信号的地方,它也能有效地运作。

最初的两年里,至少2000只动物安上了追踪器,包括杜鹃、海龟等,然后逐渐增加到了2万多只。除了追踪动物的位置,追踪器还能记录高度、潜水深度、光照强度等信息。研究人员建立了算法来比较不寻常的动物活动或行为,比如蛇的攻击程度上升或者奶牛的产奶量下降,这些行为已经成为模型系统中的因子,用来预示即将发生的地震或其他自然灾害。最后,这种信息可以传递给政府、非政府组织和救援组织来拯救生命。

太空动物研究系统还有着其他的用途。大约70%的流行病是人与动物接触而产生的,包括禽流感和非典。而这样的系统可以为流行病学家提供一些重要信息,比如疾病在哪出现以及如何传播的。 

追踪器的完善

系统刚开始使用的追踪器重量为5克左右,研究人员的目标是把重量减小到1克以内。另一方面,科学家也正在寻找追踪更小生物的方法。英国的研究人员通过塑料管内的应答器,利用谐波雷达追踪蝴蝶。塑料管要用双面粘泡沫固定在昆虫的胸部,该装置的重量只有0.012克,是蝴蝶体重的8%,对有些较大物种来说,仅为其体重的4%。其实,追踪器重量最好是在动物体重的3%以下,因为超过此重量分数之后,可能会影响动物的行为或活动。

有研究人员发现,即使是微小的生物,如浮游动物,也可以成功地采用纳米技术来追踪。瑞典隆德大学动物运动研究中心的学者,使用了量子点(一种半导体纳米结构)和显微荧光探针等,追踪了1.5毫米的淡水甲壳类动物水蚤的活动。然而,量子点只能在摄像头下可见,说明这种方法目前只能用于追踪生活在水族馆里的生物。

尽管追踪范围受限,但研究人员认为,纳米技术可以减少追踪器的大小,同时也可使追踪器芯片的体积变得更小,运算更高效。

技术+动物,来拯救人类

太空动物研究系统是一种新型国际交流平台,一些专家认为,当涉及到动物活动的生态学,我们面临的政治障碍可能要比技术本身更具挑战性。

不过,如果这个计划成功,人类与动物王国的关系,将刷新历史记录。此外,人们也会因此了解更多关于气候变化、动物疾病传播的新知识,更好地保护生物多样性和发展更好的生态系统服务,如植物授粉、虫害控制和种子传播。我们对动物行为等知识的深入了解,可以帮助我们拯救濒危物种,或许还能拯救我们人类自己的生命。


 

本文源自大科技*百科新说 2016年第12期杂志文章、欢迎广大读者关注我们大科技的公众号:hdkj1997

 

---

转载请注明本文标题和链接:《追踪动物,预测灾难

分享到:

发表评论

路人甲 表情
Ctrl+Enter快速提交