Μπορούν τα ζώα να μας βοηθήσουν να προβλέψουμε τους σεισμούς;

Η ικανότητα της παρατήρησης ζώων για να βοηθήσει την επιβίωσή μας χρονολογείται από χιλιετίες. Πριν από σχεδόν 6.000 χρόνια, οι ιθαγενείς της Βόρειας Αμερικής χρησιμοποίησαν τη βαθιά κατανόησή τους για τη συμπεριφορά των βίσωνας για να επινοήσουν έναν αποτελεσματικό τρόπο κυνηγιού. τρόμαξαν το κοπάδι για να πέσει πάνω από έναν γκρεμό και να πέσει κατακόρυφα σε ένα στρατόπεδο κρεοπωλείου από κάτω.

Στη σύγχρονη εποχή, το ενδιαφέρον μας για τη συμπεριφορά των ζώων έρχεται με νέες ιδέες και ορολογία. Το «Herdsourcing», για παράδειγμα, δανείζεται από τη λέξη:«crowdsourcing», αλλά επικεντρώνεται στη χρήση της συλλογικής νοημοσύνης της άγριας ζωής και όχι των ανθρώπων. Τα τελευταία χρόνια, η παρακολούθηση των ζώων για τις ενδείξεις που παρέχουν σχετικά με τον φυσικό κόσμο έχει μετατοπιστεί από τη λαογραφία στην επιστήμη.

Το 2013, για παράδειγμα, αμερικανοί επιστήμονες δοκίμασαν την ιστορία των «παλιών συζύγων» ότι οι αγελάδες ξαπλώνουν όταν βρέχει. Οι ερευνητές μέτρησαν τη θερμοκρασία του πυρήνα του σώματος των βοοειδών και διαπίστωσαν ότι οι αγελάδες ξαπλώνουν όταν είναι κρύο και σηκώνονται όταν είναι ζεστό για να διαχέουν τη θερμότητα. Μπορεί να μην προβλέπει με ακρίβεια τη βροχόπτωση, αλλά δείχνει μια σχέση μεταξύ της συμπεριφοράς των βοοειδών και του καιρού.

Ομοίως, τον Σεπτέμβριο του 2015, ερευνητές που μελέτησαν αρχεία δημόσιας υγείας στην Κόστα Ρίκα βρήκαν μια σύνδεση μεταξύ της συμπεριφοράς των φιδιών και των καιρικών φαινομένων. Τα φίδια ήταν πιο επιρρεπή στο δάγκωμα κατά τον κύκλο του Ελ Νίνιο.

Οι ενδείξεις ότι τα ζώα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως «ευφυείς αισθητήρες» για την πρόβλεψη επικείμενων σεισμών συνεχίζουν επίσης να αυξάνονται. Το 2014, οι ερευνητές δημοσίευσαν μια εργασία που διερευνούσε ασυνήθιστες συμπεριφορές ζώων πριν από τον σεισμό και το τσουνάμι του 2011 που κατέστρεψαν την Ιαπωνία. Εκτός από την πιο προσκολλημένη συμπεριφορά από τα κατοικίδια, οι συγγραφείς ανέφεραν πτώση της απόδοσης γάλακτος στις αγελάδες σε απόσταση 340 χιλιομέτρων από το επίκεντρο μια εβδομάδα πριν από τον σεισμό. Το άγχος επηρεάζει την παραγωγή γάλακτος, υποδηλώνοντας ότι οι αγελάδες ένιωσαν τον σεισμό πριν συμβεί.

Επιπλέον, το 2015, οι ερευνητές δημοσίευσαν ευρήματα από μια μελέτη του 2011 χρησιμοποιώντας κάμερες με κίνηση στο Εθνικό Πάρκο Yanachaga του Περού. Οι κάμερες κατέγραψαν αλλαγές στη συμπεριφορά των ζώων πριν χτυπήσει ο σεισμός μεγέθους 7,0 στην Contamana. Μια τυπική μέρα οι κάμερες κατέγραψαν έως και 15 θεάσεις ζώων, αλλά 23 ημέρες πριν από τον σεισμό ο αριθμός έπεσε κάτω από πέντε. Και μετά, την εβδομάδα πριν από την εκδήλωση, ήταν μηδενική. Καταγράφοντας την ανάκλαση ραδιοκυμάτων πολύ χαμηλής συχνότητας πάνω από τη θάλασσα που περιβάλλει το επίκεντρο, οι επιστήμονες εντόπισαν διαταραχές στην ιονόσφαιρα, οι οποίες ξεκίνησαν δύο εβδομάδες πριν από τον σεισμό. Μια μεγάλη διακύμανση, που καταγράφηκε οκτώ ημέρες πριν από τον σεισμό, συνέπεσε με τη δεύτερη σημαντική μείωση της δραστηριότητας των ζώων.

Η Dr Rachel Grant της Anglia Ruskin, η οποία ηγήθηκε του πειράματος, αναφέρει ότι τα «θετικά ιόντα του αέρα» - που απελευθερώνονται όταν ο βράχος υπόκειται σε στρες - είναι πιθανό να επηρεάζουν τα θηλαστικά και τα πτηνά.

Είναι επίσης πιθανό ότι η άγρια ​​ζωή μπορεί να είναι σε θέση να εντοπίσει διακυμάνσεις στην ατμοσφαιρική πίεση, τα επίπεδα των υπόγειων υδάτων, τη βαρύτητα και τις χημικές ουσίες τις ημέρες ή τις εβδομάδες πριν από έναν σεισμό.

Έτσι, εάν τα ζώα μπορούν να λειτουργήσουν ως σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης, πώς μπορούμε να το αξιοποιήσουμε αυτό;

Το ICARUS πραγματοποιεί πτήση

Φέτος, οι επιστήμονες σχεδιάζουν να αυξήσουν το ενδιαφέρον στη διερεύνηση αυτών των φαινομένων με την έναρξη του ICARUS Initiative – ενός συστήματος παρατήρησης της άγριας ζωής από το διάστημα.

Το ICARUS (Διεθνής Συνεργασία για την Έρευνα σε Ζώα με χρήση του Διαστήματος) θα δει χιλιάδες πλάσματα εφοδιασμένα με ετικέτες παρακολούθησης που θα επιτρέπουν την επικοινωνία ραδιοσυχνοτήτων με τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS).

Παρακολουθώντας παγκοσμίως τις κινήσεις των ζώων σε πραγματικό χρόνο, οι επιστήμονες του ICARUS πιστεύουν ότι θα είναι σε θέση να δημιουργήσουν ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης για την πρόβλεψη φυσικών καταστροφών πριν συμβούν.

Επιπλέον, θα μάθουν περισσότερα για την εξάπλωση των ασθενειών, θα αποκτήσουν νέες γνώσεις για την κλιματική αλλαγή, θα βοηθήσουν στη διατήρηση των απειλούμενων ειδών και θα αναπτύξουν καλύτερες υπηρεσίες οικοσυστήματος όπως η επικονίαση, ο έλεγχος παρασίτων και η διασπορά των σπόρων.

Εδώ μπαίνει στο παιχνίδι ο ICARUS. Φέτος, οι αστροναύτες θα τοποθετήσουν έναν αποκλειστικό ραδιοφωνικό δέκτη/κεραία άγριας ζωής στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS). Η συσκευή θα επιτρέπει την παρακολούθηση ζώων σε μεγάλες αποστάσεις με τρόπους που δεν είχαν επιτευχθεί ποτέ στο παρελθόν.

Επί του παρόντος, όταν παρακολουθούνται τα ζώα, τα δεδομένα ταξιδεύουν μέσω ραδιοφωνικών δικτύων κινητής τηλεφωνίας, τα οποία είναι γεμάτα νεκρές ζώνες όπου τα δεδομένα δεν μπορούν να μεταδοθούν. Ο δέκτης ICARUS θα κάνει κύκλους 320 χλμ πάνω από τον πλανήτη μας, καλύπτοντας περισσότερο από το 90 τοις εκατό της επιφάνειας της Γης.

Καθώς ο ISS ολοκληρώνει την τροχιά του 16 φορές κάθε 24 ώρες, οι πομποί δεν θα είναι ποτέ εκτός εμβέλειας μετάδοσης για σημαντικό χρονικό διάστημα [δείτε το παρακάτω βίντεο]. Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούν αξιόπιστα να επικοινωνούν με τον εξοπλισμό ICARUS στο ISS, για να μετρούν τακτικά τις θέσεις χρησιμοποιώντας GPS.

«Το ICARUS θα λειτουργεί όπου τα κινητά τηλέφωνα δεν λειτουργούν – στους ωκεανούς, στις ερήμους, στα δάση της πίσω αυλής, στα βουνά και σε γεωργικά χωράφια», εξηγεί ο διευθυντής του ICARUS, Δρ Μάρτιν Βικέλσκι.

Η ομάδα του ICARUS θα μπορούσε στη συνέχεια να δημιουργήσει αλγόριθμους που συγκρίνουν ασυνήθιστες κινήσεις ή συμπεριφορές ζώων, όπως η αυξημένη επιθετικότητα των φιδιών ή η πτώση της παραγωγής γάλακτος στις αγελάδες, με αυτούς που έχουν ήδη μοντελοποιηθεί στο σύστημα. Αυτό θα υποδηλώνει έναν επικείμενο σεισμό ή άλλη φυσική καταστροφή. Τελικά, πληροφορίες αυτού του είδους θα μπορούσαν στη συνέχεια να μεταδοθούν σε κυβερνήσεις, ΜΚΟ και οργανώσεις αρωγής για να σωθούν ζωές επιτόπου.

Το ICARUS θα ενημερώσει και με άλλους τρόπους. Περίπου το 70 τοις εκατό των επιδημιών, συμπεριλαμβανομένης της γρίπης των πτηνών και του SARS, προέρχονται από την επαφή ζώου-ανθρώπου. Ένα σύστημα όπως το ICARUS θα μπορούσε να παρέχει στους επιδημιολόγους ζωτικής σημασίας πληροφορίες σχετικά με το πού και πώς εξαπλώνονται οι ασθένειες.

Διατήρηση καρτελών στις ετικέτες

Τα δύο πρώτα χρόνια, τουλάχιστον 2.000 ζώα – από κούκους έως θαλάσσιες χελώνες – θα επισημανθούν, με την πάροδο του χρόνου να ανέρχονται σε 20.000. Εκτός από τη σημείωση των θέσεων των ζώων, οι ετικέτες θα περιλαμβάνουν αισθητήρες για την καταγραφή του υψομέτρου, του βάθους κατάδυσης, της έντασης φωτός και οποιωνδήποτε άλλων περιοχών ενδιαφέροντος.

Το ICARUS είναι ένα σύστημα CDMA (διαίρεσης κώδικα πολλαπλής πρόσβασης), ένα δίκτυο που επιτρέπει σε πολλούς πομπούς να στέλνουν πληροφορίες σε ένα μόνο κανάλι επικοινωνίας ταυτόχρονα. Είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό και θα πρέπει να επιτρέπει τη μελλοντική σμίκρυνση των ετικετών, λένε οι ερευνητές. Όλα στο CDMA βασίζονται σε λογισμικό, επιτρέποντας εύκολες αναβαθμίσεις του συστήματος καθώς η τεχνολογία βελτιώνεται.

«Το κλειδί είναι να έχουμε έναν πολύ ισχυρό υπολογιστή στον ουρανό για να αποκωδικοποιεί τα σήματα. Αυτό είναι νέο και από όσο γνωρίζουμε δεν έχει γίνει σε κανένα σύστημα στο παρελθόν», εξηγεί ο Wikelski.

Αρχικά, το ICARUS θα χρησιμοποιεί πομπούς που ζυγίζουν περίπου 5 g. Ωστόσο, η εταιρεία στοχεύει να τα μειώσει σε λιγότερο από 1 γραμμάριο, ώστε να μπορούν να παρακολουθούν τα έντομα.

«Πραγματοποιούμε ενεργή έρευνα για να βρούμε τα καλύτερα σημεία προσάρτησης, όπως βραχιόλια σε ουρακοτάγκους, σακίδια για πουλιά ή αυτιά για θηλαστικά», λέει ο Wikelski. «Στο μέλλον δεν θέλουμε να δούμε ζώα με τεράστια περιλαίμια, αλλά το πολύ με ένα μικρό αυτί ICARUS».

Οι επιστήμονες πειραματίζονται με τρόπους να ακολουθούν όλο και μικρότερα πλάσματα. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, ερευνητές παρακολούθησαν τις πεταλούδες χρησιμοποιώντας αρμονικό ραντάρ, μέσω ενός αναμεταδότη μέσα σε έναν πλαστικό σωλήνα. Αυτό στερεώθηκε στο θώρακα του εντόμου με κολλώδη αφρό διπλής όψης. Η συσκευή ανέβασε τη ζυγαριά σε μόλις 12 mg (0,012 g), μόλις 8 τοις εκατό του βάρους των μικρότερων ειδών πεταλούδας που χρησιμοποιήθηκαν και 4 τοις εκατό των μεγαλύτερων ειδών. Γενικά, το 3 τοις εκατό είναι το ανώτερο όριο βάρους για τις ετικέτες, καθώς οτιδήποτε πάνω από αυτό μπορεί να επηρεάσει τη συμπεριφορά ή την κίνηση του ζώου.

Ακόμη και μικροσκοπικά πλάσματα, όπως το ζωοπλαγκτόν, μπορούν να εντοπιστούν με επιτυχία με τη νανοτεχνολογία. Ο καθηγητής Lars-Anders Hansson, από το Κέντρο για την Κίνηση των Ζώων του Πανεπιστημίου Lund, χρησιμοποιεί κβαντικές κουκκίδες (Q-dots), μικροσκοπικούς φθορίζοντες ανιχνευτές, για την εργασία του πάνω στη δάφνια των καρκινοειδών γλυκού νερού 1,5 mm. Ωστόσο, οι κουκκίδες Q είναι ορατές μόνο εντός του εύρους της κάμερας, πράγμα που σημαίνει ότι επί του παρόντος χρησιμοποιούνται μόνο για την παρακολούθηση οργανισμών εντός ενυδρείων.

Μείωση μεγέθους

«Η νανοτεχνολογία σίγουρα οραματίζεται καθώς μειώνουμε το μέγεθος της ετικέτας», εξηγεί ο Wikelski. «Ωστόσο, αυτό σημαίνει αρχικά την κατασκευή ενός τσιπ που είναι πολύ μικρότερο και πιο αποτελεσματικό από την τρέχουσα τεχνολογία. Πιστεύουμε ότι το ICARUS, ως μια νέα πλατφόρμα επικοινωνίας, θα προσφέρει πολύ χώρο και κίνητρο για έξυπνη μηχανική σε όλο τον κόσμο.”

Είναι ενδιαφέρον ότι, όταν πρόκειται για την οικολογία των μετακινήσεων των ζώων, ορισμένοι ειδικοί πιστεύουν ότι τα πολιτικά εμπόδια που αντιμετωπίζουμε μπορεί να αποδειχθούν πιο προκλητικά από τα τεχνολογικά. Ο Δρ Yijun Yu, από το Τμήμα Υπολογιστών και Επικοινωνιών στο The Open University, μιλά για «ηθικούς, οικονομικούς και κοινωνικούς φραγμούς». Επιδιώκει να χρησιμοποιήσει το cloud computing, το οποίο χρησιμοποιείται ήδη για την παρακολούθηση της πορείας των αεροσκαφών, για την παρακολούθηση της ταχύτητας και του σχήματος των κινήσεων των ζώων και ζητά περισσότερη διεθνή συνεργασία.

Σίγουρα γίνονται προσπάθειες. Μαζί με το ICARUS, θα σχηματιστεί μια κοινωνία βιολογικής καταγραφής, αποτελούμενη από διεθνείς ειδικούς, που θα μοιράζεται δεδομένα σχετικά με τα μεταναστευτικά πρότυπα και τις ανωμαλίες στη συμπεριφορά της άγριας ζωής, προκειμένου να προστατεύονται οι ζωές των ζώων και των ανθρώπων.

"Η κύρια αποστολή είναι να αλλάξει η θεμελιώδης ανθρώπινη κατανόηση της ζωής στη Γη, δίνοντας στα ζώα την ευκαιρία να επικοινωνήσουν μαζί μας", εξηγεί ο Wikelski.

Εάν η Πρωτοβουλία ICARUS είναι επιτυχής, η σχέση μας με το ζωικό βασίλειο θα ενισχυθεί πέρα ​​από οτιδήποτε έχουμε δει στο παρελθόν. Θα μας δώσει μια βαθύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρονται τα ζώα ενόψει μιας φυσικής καταστροφής όπως ένας σεισμός και θα μπορούσε τελικά να μας βοηθήσει να σώσουμε όχι μόνο απειλούμενα είδη αλλά και ανθρώπινες ζωές.

Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard