高科技的野生动物追踪术

妮科尔·海瑟曼 鄢俊

一群白颊黑雁正排成“一”字型飞过法国康塔尔地区的中央高原。科学家们通过跟踪器来追踪这群大雁怎样在欧洲中部和它们位于北极地区的繁衍地之间迁徙往返。

这是阳光明媚的一天，晴空万里。上午10点左右，一架塞斯纳小型飞机从康斯坦茨的停机坪起飞了。“11月第99号，起飞条件良好。请沿跑道中间走，避开两边的坑坑洼洼。”随着导航员的指令，飞机开始在草坪上滑行，加速，然后逐渐向上爬升，直至飞过博登湖的博旦吕克半岛上空。

赖兴瑙岛位于奥地利福拉尔贝格州东南部，正对着瑞士的图尔高州。在这风景如画的地区，常常能见到观光飞机从空中驶过。但今天这架塞斯纳飞机可不是为了观光，而是背负着特殊的使命。它的机翼被安装了一束天线，通过电缆与一种专用的仪器相连接。通过这一仪器，飞行员除了能监控电子地图，还能随时掌握发动机和导航设备的运行状况。“我们正在针对国际空间站可能发生的一切进行演习。”马丁·维克尔斯基说。本周，他倾注了毕生心血的工作成果将被带上太空。通过此次太空之行，他将描绘出一幅巨型地球野生动物图册，展示各种鸟类的迁徙路线和昆虫的活动场景，探明各种动物的栖息地和繁衍地。这幅图册将是地球生物多样性减少的有力证据。此外，他也将揭秘野生动物独具的一些天赋，比如它们如何提前预知火山爆发，或用针头大小的大脑记住上千公里的迁徙路线等。

墨西哥瓜达卢佩岛附近海域里的一只大白鲨科学家们在它的后鳍上装上了加速度测试仪来观察它的捕食过程，比如，看它在追捕海狮时是如何跳跃的。

逐渐失去领土的王者在北极地区，北极熊的统治地位不可撼动。但随着北极圈冰层的逐渐消融，这些“极地王者”将面临失去立足之地的危机，它们的命运将何去何从？它们和人类之间会发生更多冲突吗？有了动物追踪器，这一切就都有了答案。

在前往太空之前，国际空间站指挥官亚历山大· 格斯特（左）专门为“伊卡洛斯”项目负责人马丁·维克尔斯基和其中一只参与项目的乌鸫举行了欢迎仪式。

在康斯坦茨，马丁·维克尔斯基正在给一架马克斯·普朗克研究所的赛斯纳小型飞机加燃油，这架飞机是专门用来搜索鸟类行踪的。

52岁的维克尔斯基是康斯坦茨大学的教授，也是博登湖畔拉多夫采尔马克斯·普朗克鸟类学研究所的主任。他并不是飞行员，专门学习飞机驾驶只是因为工作需要。此刻，他正驾驶着塞斯纳飞机在三国交界处找寻动物的踪迹。在这之前，他和同事們已经想办法在许多动物身上安装了追踪器，这些追踪器发出的任何信号，他们都能通过仪器捕捉到。从飞机驾驶舱里，他就能定位到数公里以外的追踪器，因此仅靠单引擎飞机就足够完成这一任务了。

| 生物遥测 |

不过现在，维克尔斯基探查动物的视野范围得到了极大的扩展。在哈萨克斯坦的拜科努尔，他和他的伙伴们用两枚“联盟号”运载火箭将一批高科技设备送往了国际空间站。目前正在国际空间站执行任务的是德国宇航员亚历山大·格斯特和5名俄罗斯宇航员。国际空间站的外部表面积仅约一公顷，却为新的科技提供了试验场地。对于俄罗斯宇航员奥列格·阿尔捷米耶夫和塞戈·普罗科普耶夫来说，目前面临的最大挑战就是安装并激活维克尔斯基这些动物追踪器的天线，虽然天线的体积小，与之配套的空间站接收装置体积却很大，因此只能将天线装在空间站的外表面上。越是微弱的信号，越要靠功能强大的接收装置才能捕捉到。到本文完成编辑时，宇航员们还在执行这一任务。“伊卡洛斯”是太空辅助动物研究国际合作组织的简称。如果一切顺利，92分钟之内，“伊卡洛斯”项目的天线就能开始绕地飞行，执行所谓的“生物遥测技术”了。

10年前，维克尔斯基从美国回到德国时，已是生物遥测技术领域的顶尖专家之一。他的主要研究领域是如何使用无线电发射器、GPS接收器或者光传感器来研究动物的迁徙和生活习性。用这些方式获得的数据具有极大的科学价值，不仅能全面系统地展示气候变化带来的后果，还能监测许多与动物有关的疾病传播。“伊卡洛斯”项目能探明地球生态栖位的减少状况，预测自然灾害。相关研究已经取得了一些成果，现在更是有了质的飞跃。由数百名研究人员建立的野生动物行为数据库“Movebank”已经收集了大量相关数据。在这个数据库里，你能找到帝王蝶的长途迁徙路线，看这一只小小的蝴蝶如何飞越3600公里的距离;能看到在德国筑巢的白鹤如何从撒哈拉沙漠以南一路飞到德国来;还能跟踪飞速游动的白鲨和安静的海龟，观察大象和美洲虎……

埃特纳火山是欧洲最为活跃的活火山，维克尔斯基的团队在这里收集了大量的山羊脚印，发现每次在火山喷发前的几个小时内山羊都会表现出躁动不安的迹象。由此，科学家们就能提前6个小时预测到火山喷发。位于西西里火山脚下的火山研究所希望能在明年将山羊的数据引入其预警系统。

以前，生物遥测只有专业人员才能做。在很长一段时间里，鸟类学家都只能通过往鸟儿脚上套标签，来识别出其追踪的是哪只燕子、哪只鹤，常常被追踪的鸟儿已经死了，他们都还不知道。用随身携带天线的方式，生物学家也常常要徒步走好几天来追踪一头狼或者一只猞猁，并且只能用手工在纸质地图上记录方位。总之，生物学家们只能依靠自己的力量进行生物遥测。然而随着近年来动物影片的走俏，观众更喜欢在大屏幕上观看大雁的飞行。正是维克尔斯基等新一代高科技研究人员，让每个人都有机会近距离观察野生动物。每天都有越来越多的动物爱好者打开网络摄像头，观看白鹤的生产过程。世界各地的爱好者都可以通过电脑或手机应用程序来追踪北极熊、海龟和鲸鱼的行迹路线。一只名叫玛丽·李的鲨鱼经常出没在美国东海岸，虽然它的信号在2017年就已经消失在了大西洋上，但它在推特上仍拥有超过12万名粉丝。

9月底，德国的生物学家们将乘坐火车陪同一个发烧友小分队穿越阿尔卑斯山，探寻为何近年来全世界迁徙蝴蝶和鸟类的数量会如此急剧地减少，它们都在哪里栖息，都死于什么原因。此刻，维克尔斯基正驾驶着塞斯纳小型飞机飞越一片布满草地、田野、森林和芦苇的地区。这是一块鸟类栖息地，生活着杓鹬、海鸥、鸻科鸟、赤嘴潜鸭、黑鸢和鹤等珍稀鸟类。“这次我们要送去国际空间站的乌鸫，就来自这一地区。”他一边说，一边注视着笔记本电脑的屏幕，上面能看见每一只鸟的GPS定位，“这些就是乌鸫。每天10点，它们身上的跟踪器就会开始发射信号，报告它们一天的行踪。在这儿，能看到电池的电量。”这些乌鸫身上携带的追踪器重量不超过5克，仅和一块乐高积木差不多大。研究所认为，它们是目前最有研究价值的动物，所以计划把它们送上太空。因此，乌鸫将成为第一种被送上太空的鸟，它们将有机会用全新的视角去俯瞰这个世界。

维克尔斯基说，到目前为止，生物学家研究的都只是单一的动物个体和生态系统，这对于像地球这样复杂的生态网络来说，意义不大。“伊卡洛斯”项目能够让我们有机会从整体上了解动物之间的相互联系，从而更好地去理解生命本身。正如亚历山大·冯·洪堡在200年前提出的那样，应当从部分入手去了解整体。这位伟大的德国探险家和博学家一直被维克尔斯基视作精神偶像。明年，维克尔斯基计划实施150个项目，将给美洲虎、海龟、果蝠以及更多候鸟配备跟踪器。不过即使这样，他对系统的使用也还远远没有达到极限。毕竟，空间站安装的天线能够捕捉到多达1500万只动物发出的信号。

参与“伊卡洛斯”项目的不仅有大量来自不同国家的生物学家、工程师和计算机专家，还包括一些组织机构，如德国航空航天中心和管理国际空间站数据及负责发射联盟号火箭的俄罗斯航天局。要让全世界190个国家一致同意给“伊卡洛斯”项目一个单独的广播频率，可不是一件容易的事，这需要项目工作人员写成千上万封电子邮件，举行无数场会谈，做大量的协调工作。当然即使这样，无线电信号还是难免会受到警察、军队和火警系统的干扰。为了顺利推進项目，工作人员除了要有坚持不懈的精神和善于灵活处理问题的能力，还必须具备创造性思维。“如果一只鸟飞得很低，或停在某个地方，它的信号会从地面反射回来。”慕尼黑联邦国防军大学信号处理专业的教授安德雷亚斯·科诺普说，“反射回来的信号可能与原始信号重叠，就有可能会消失。我们知道可能会出现一些问题，但没有人能够提前预知是什么问题。唯一的解决办法，就是尽快用别的途径收集这些信号。”但是，能有什么途径呢？经过多方努力，科诺普最终拿到了联邦国防军的许可，可以使用两颗国防军卫星来接收“伊卡洛斯”项目的信号。另外，慕尼黑方面还为维克尔斯基提供了一架无人机供他使用。就连信号的问题，也是科诺普的同事克里斯蒂安·霍夫曼费了很大的劲解决的。“‘伊卡洛斯是一个很有趣的项目。虽然一路经历了不少风风雨雨，但马丁·维克尔斯基是一个有勇气的人，从不轻言放弃。”科诺普说，“尽管有时候需要用到一些非常规的手段，但是我还是非常乐意帮助他。”

然而，就连维克尔斯基这样又有毅力又乐观的科学家，也曾不止一次地陷入精神崩溃的边缘。比如2018年2月13日，在拜科努尔航天发射场，“我们所有人都站在距离发射台一公里的雪地上等待火箭发射，每个人都紧张地盯着表看。然而到了发射时刻，火箭点火启动，呼呼地冒气之后，就停在原地纹丝不动了。” 在火箭上方，升起一朵腾云。大批俄罗斯消防队员和坦克部队都赶紧赶过去。“我心想，天哪！火箭马上就要爆炸了，我多年的工作心血要随之付诸东流了！”还好，事后证明这只是一个小插曲。两天之后，火箭还是成功发射了。

往国际空间站装天线也是一项极为艰难的工作，宇航员要为此进行太空行走。太空行走是宇航员在太空执行的最困难也是最危险的任务，光是在气闸舱穿上重达120公斤的宇航服，就要花去好几个小时，之后还要安装具有冷却功能和供氧功能的生命保障系统，最后还得为宇航服加压以保持压力平衡，这些步骤每一个都很费时费力。因为空间站每小时的运行速度高达2.8万公里，在进行太空行走时，宇航员为了防止飞离空间站，必须时刻沿着外墙走。每跨出一步，都要钩住钩环，并且绝对不能碰到身后的安全绳，因为安全绳是由薄钢制成的，就如同剃刀刀片那般锋利，碰到它的话，还不如被甩出去来得痛快。

| 病毒预警和感染源探究 |

为什么要冒这么大的险？做这么多的努力，难道仅仅是为了几只小动物吗？不，绝不是这样。维克尔斯基说：“我们急切需要这样一个系统来解决一些重大课题：为什么今天这么多野生物种在迁徙途中突然消失？禽流感和埃博拉病毒是如何传播的？这些病毒的爆发就像圣经中预言的瘟疫一样可怕，我们应当尽快找出答案。”

研究人员很早就知道，很多流感病毒都是由野生鸟类从亚洲带到欧洲的。比如，一到冬天，成千上万的野鸭和鹅栖息在湖里，而紧邻的湖岸边，如果还有农民在养殖家禽和猪，就是传染病学专家所说的“完美的致病汤剂”，因为这种共存模式是最容易使人类和动物交叉感染病毒的。更可怕的是，在这一过程中还会不断产生新的病毒变种。没有人知道，下一波厉害的病毒又会在什么时候到达欧洲。如果家鸡和火鸡是圈养的话，病毒在短短两周内就能迅速到达德国。而有了“伊卡洛斯”项目，科学家们就能知道，在从亚洲迁徙到欧洲的途中，有一群鸭子发烧了或者有一些动物死掉了，那么他们在这些动物途经的俄罗斯就能捡到它们的尸体，分析血液样本中的流感病毒，从而提前发布禽流感预警。这就像龙卷风一样，虽然没有人能够阻挡它的到来，但是如果人们能够提前预知时间，至少可以在房子里躲避。

在非洲，人们也受益于“伊卡洛斯”项目。在加纳和赞比亚，人们怀疑黄毛果蝠就是传播埃博拉病毒的元凶，但是一直以来都只能在它们的血液中找到抗体，而找不到病原体。维克尔斯基和他的同事们化验了100只黄毛果蝠的血液之后给它们安装上了追踪器，希望能够通过它们，找出丛林中真正的感染源。

近几十年来，世界粮农组织一直在致力于寻找蝗灾起源地。现在，有了“伊卡洛斯”项目的帮助，这个谜题也能解开了。当迁徙到非洲的鹤喜食蝗虫闻到大群蝗虫的气味，就会循着气味去寻找蝗虫所在地。这样，如果哪一片沙漠上空突然出现了许多鹤，人们就能确定这一带有大量蝗虫。这是人类自圣经时代以来，从来没有达到过的成就。

当然，在这一过程中，动物本身也应当受到更好的保护。毕竟，它们不是自愿替人类完成这些任务的，并且在短期内还要承受一定的压力。本次维克尔斯基驾驶塞斯纳飞行的任务已成功完成。此刻，他的一位研究所同事、生物学家叶思寇·帕太克正小心翼翼地握住一只乌鸫，避开它柔弱的爪子，把它放到秤上称，89克，是一只强壮的雄鸟。这只乌鸫是他们5年前在法国南部孵化出来的，马上将被安装追踪器，正式编号为EK98033。为了尽量不打扰动物本身的行为习惯，追踪器的重量还不到动物体重的1/10。令人惊叹的是，就是在这样一个小小的追踪器里，工程師们居然成功地塞进了GPS定位仪、加速度测试仪、方向传感器、温度传感器、无线电装置、两兆存储空间、电源以及太阳能电池。技术员安德烈亚斯·施密特迅速地将两个橡胶圈套到EK98033乌鸫的脚上，调整了一下追踪器，就松手放开了。乌鸫呱呱叫着飞入灌木丛里，消失不见了。它会飞回法国么？还是会停留在博登湖？

| 帮助保护自然 |

在自然保护方面，到目前为止生物学家一直在采取目测的方法，或仅仅通过在某地偶然目击到某种动物，就确定了自然保护区的范围。有了电子追踪法，人们就能更容易地判断出野生动物的长期栖息地在哪儿，从而更加精准地设立自然保护区。在德国，人们对野狼的恐惧也会减少一些，因为追踪记录显示，大部分野狼从未进入过村庄或农场。同时，用电子设备追踪野生动物还可能会改变我们与大自然的相处方式。那些一连几个星期在网络上追踪年轻的鹤“乔纳斯”是如何第一次迁徙到非洲的人，很有可能就会投身到保护它生存环境的事业中去，或者至少会想要了解更多关于白鹤乃至整个鸟类迁徙的信息。

拉多夫采尔的马克斯·普朗克研究所最近将它的一个研究中心正式对中小学生开放了。在这里，孩子们可以近距离地接触动物，比如抓住鼹鼠放到迷宫，或者帮助放生“伊卡洛斯”项目的乌鸫。这时候，孩子们就会提出各种各样的问题，比如为什么被放生的都是年幼的小动物，为什么幼鹤从来不跟随它们的妈妈飞去南方。这些问题很多都变成了马克斯·普朗克研究所的研究项目，几年内我们就会知道它们的答案。

[译自德国《明星》]