雇用鳥(niǎo)兒為我們偵測(cè)氣象

在中國(guó)民間諺語(yǔ)中，有許多動(dòng)物能預(yù)知天氣的例子，如“青蛙叫，大雨到”“魚(yú)兒出水跳，風(fēng)雨就來(lái)到”“蜜蜂歸窠遲，來(lái)日好天氣”等，無(wú)一不體現(xiàn)著勞動(dòng)人民的細(xì)心與智慧。不過(guò)，以前只是碰碰運(yùn)氣，人們畢竟不能時(shí)時(shí)觀察動(dòng)物們?cè)谧鍪裁?。如今，人們真的可以“雇用”?dòng)物作為氣象預(yù)報(bào)員了，首類(lèi)被雇傭的動(dòng)物是鳥(niǎo)類(lèi)。

漂洋過(guò)海，小菜一碟

我們知道，許多鳥(niǎo)兒都有遷徙的習(xí)性，有時(shí)候它們遷徙的距離還很長(zhǎng)。如果是在陸地上還好，鳥(niǎo)兒隨時(shí)可以停下來(lái)覓食、休息，如果是要飛越大洋，那又該怎么辦呢？所以很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，人們都認(rèn)為只有海鳥(niǎo)和小型鳥(niǎo)類(lèi)能飛越大洋，大型陸上鳥(niǎo)類(lèi)只能進(jìn)行1 0 0千米以?xún)?nèi)的短途渡海。然而最近，一項(xiàng)研究推翻了這個(gè)觀點(diǎn)。

德國(guó)馬克斯·普朗克動(dòng)物行為研究所的研究人員借助GPS 技術(shù)跟蹤了來(lái)自5個(gè)不同物種的6 5只鳥(niǎo)類(lèi)的越洋和越海行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中大多數(shù)陸地鳥(niǎo)類(lèi)能持續(xù)在大洋上空飛行數(shù)百甚至數(shù)千千米。它們是如何做到的？原來(lái)它們很擅長(zhǎng)利用風(fēng)的幫助，在順風(fēng)和熱氣流的助力下，陸地鳥(niǎo)類(lèi)能以最節(jié)能的方式快速飛越大洋。

研究小組分析了過(guò)去追蹤到的1 1 2條鳥(niǎo)類(lèi)可能使用的越洋路線，以確定鳥(niǎo)類(lèi)選擇越洋路線的標(biāo)準(zhǔn)。他們發(fā)現(xiàn)，風(fēng)向?qū)B(niǎo)類(lèi)選擇路線的影響非常大。在順風(fēng)的情況下，它們很少考慮路途長(zhǎng)短和食物補(bǔ)給問(wèn)題。例如，東方蜜鶇每年從日本遷徙到東南亞時(shí)，會(huì)在東海上空飛行約7 0 0千米。為了選擇最佳的出發(fā)時(shí)機(jī)，它們需要不斷觀察氣流和風(fēng)向的變化，選擇風(fēng)向最有利于遷徙時(shí)出發(fā)，然后進(jìn)行1 8小時(shí)的長(zhǎng)途飛行。而且，它們還會(huì)在行程中借助上升的熱氣流來(lái)飛得更高，適當(dāng)?shù)奶馕吨枇Ω?，這樣在跨海飛行過(guò)程中消耗的能量更少。鳥(niǎo)類(lèi)輕松越洋的秘訣，正在于它們能精準(zhǔn)預(yù)判太平洋上空的氣流和風(fēng)向。

鳥(niǎo)類(lèi)為何能感知?dú)饬?/p>

預(yù)判氣流變化并不是一個(gè)輕易就能獲得的本領(lǐng)，鳥(niǎo)兒是如何學(xué)會(huì)的呢？

與大多數(shù)脊椎動(dòng)物不同，鳥(niǎo)類(lèi)骨骼的主要作用不是支撐，而是適應(yīng)飛行。一只鳥(niǎo)的骨骼重量?jī)H占其體重的5% 左右，人類(lèi)骨骼則占體重的2 0%。鳥(niǎo)類(lèi)的骨骼大都中空脆薄，沒(méi)有骨髓，而是充滿(mǎn)空氣。絕大多數(shù)骨骼連為一體，減少了不必要的可動(dòng)關(guān)節(jié)，有利于飛行減重和保持平衡。

鳥(niǎo)類(lèi)骨骼的這一變化導(dǎo)致其內(nèi)部氣壓與大氣氣壓基本一致，大氣氣壓一旦發(fā)生變化，鳥(niǎo)兒能馬上感知。比如，暴雨天氣來(lái)臨前，空氣中氣壓降低，鳥(niǎo)類(lèi)可以通過(guò)骨骼感受這種微妙的變化。最擅長(zhǎng)利用這一優(yōu)勢(shì)的就是海鳥(niǎo)，海上風(fēng)暴來(lái)臨前夕，它們會(huì)紛紛尋找陸地，躲避風(fēng)暴。水手們就利用海鳥(niǎo)的這種天性來(lái)預(yù)測(cè)風(fēng)暴，確保航行安全。

鳥(niǎo)兒感知?dú)饬鞯哪芰€可能源于它們出色的聽(tīng)力。隔著很遠(yuǎn)的距離，它們就能聽(tīng)見(jiàn)風(fēng)雨即將來(lái)臨時(shí)的呼嘯聲——次聲波。2 0 1 4年，美國(guó)科學(xué)家記錄到一次古怪的遷徙，一群兩周前剛從哥倫比亞飛行5 0 0 0千米遷徙到美國(guó)田納西州東部的金翅螢森鶯，竟然又開(kāi)始了長(zhǎng)途遷徙，它們一口氣飛到了7 0 0千米以外的佛羅里達(dá)海岸，其中一只還飛到了遙遠(yuǎn)的古巴。為什么鳥(niǎo)兒不辭辛勞地長(zhǎng)途跋涉？難道它們是愛(ài)上了自由飛翔的感覺(jué)嗎？?jī)H僅兩天后，謎底揭曉了，一場(chǎng)巨大的暴風(fēng)雨襲擊了田納西州，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，而提前“逃跑”的金翅螢森鶯成功地避開(kāi)了這場(chǎng)災(zāi)難。

這次幫助鳥(niǎo)兒預(yù)測(cè)氣流、避開(kāi)災(zāi)難的不是氣壓變化，研究人員檢查了氣壓、溫度、云量或降雨等預(yù)示天氣變化的因素，發(fā)現(xiàn)這些因素均未出現(xiàn)明顯波動(dòng)。由此，研究人員猜想，金翅螢森鶯之所以能提前兩天感知風(fēng)暴，是因?yàn)樗鼈兟?tīng)見(jiàn)了逼近的風(fēng)暴制造出的次聲波。風(fēng)暴制造出的次聲波可以傳播數(shù)千千米，鳥(niǎo)兒接收到次聲波的警告，所以事先跑路了。

招募鳥(niǎo)類(lèi)氣象員

看來(lái)，鳥(niǎo)兒預(yù)測(cè)氣象的本領(lǐng)比人類(lèi)強(qiáng)大得多，它們能提前幾天得知準(zhǔn)確的風(fēng)暴移動(dòng)路徑。那么，能不能讓鳥(niǎo)類(lèi)的這一本領(lǐng)為我們所用呢？

法國(guó)國(guó)家自然歷史博物館的鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)家弗雷德里克·吉蓋帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)正在“培訓(xùn)”一批鳥(niǎo)類(lèi)氣象員，旨在觀察鳥(niǎo)類(lèi)是否確實(shí)形成了一套預(yù)警海上風(fēng)暴或海嘯的方法，人們是否可以通過(guò)識(shí)別鳥(niǎo)類(lèi)的行為來(lái)預(yù)報(bào)這些災(zāi)難。

研究人員為來(lái)自5個(gè)物種的5 6只鳥(niǎo)兒綁定了最先進(jìn)的動(dòng)物追蹤器。追蹤器可以把鳥(niǎo)類(lèi)的位置傳輸至國(guó)際空間站，進(jìn)而由國(guó)際空間站將數(shù)據(jù)反饋給地球上的科學(xué)家，以便科學(xué)家在鳥(niǎo)類(lèi)覓食、遷徙和休息的過(guò)程中跟蹤它們，同時(shí)觀察和研究這些鳥(niǎo)類(lèi)是如何應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的。如果前述猜想正確的話，研究人員預(yù)計(jì)他們會(huì)觀察到鳥(niǎo)兒為了躲避風(fēng)暴或海嘯而發(fā)起的計(jì)劃外的遷徙。

研究人員需要總結(jié)鳥(niǎo)兒是如何感知?dú)庀笞兓?，是否可以學(xué)習(xí)它們的感知方法來(lái)開(kāi)發(fā)早期預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)然，如果學(xué)不來(lái)鳥(niǎo)類(lèi)的方法，人類(lèi)也可以通過(guò)觀察鳥(niǎo)類(lèi)的遷徙行為來(lái)判斷災(zāi)難是否即將到來(lái)。但是，如果要采用直接觀察法，為了保證預(yù)警的準(zhǔn)確度，人們可能需要采取廣撒網(wǎng)的策略——該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在整個(gè)太平洋再定位數(shù)百只鳥(niǎo)兒，為預(yù)警潛在的海嘯做好準(zhǔn)備。

迄今為止，氣象預(yù)報(bào)仍存在許多變數(shù)和困難，如果能好好學(xué)習(xí)動(dòng)物們的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，這項(xiàng)工作也許能獲得事半功倍的效果。就讓我們從鳥(niǎo)兒氣象員學(xué)起吧。