雇傭鳥兒為我們偵測氣象

雪霽

在中國民諺中，有許多動(dòng)物能進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)的例子，“青蛙叫，大雨到”“魚兒出水跳，風(fēng)雨就來到”“蜜蜂歸窠遲，來日好天氣”，無一不體現(xiàn)著勞動(dòng)人民的細(xì)心與智慧。不過，以前只是碰碰運(yùn)氣，人們畢竟不能時(shí)時(shí)觀察動(dòng)物們在做什么。到了現(xiàn)代，人們真的可以“雇傭”動(dòng)物作為氣象預(yù)報(bào)員了，首類被雇傭的動(dòng)物是鳥類。

漂洋過海，小菜一碟

我們知道，許多鳥兒都有遷徙的習(xí)性，有時(shí)候它們遷徙的距離還很長。如果是在陸地上還好，鳥兒隨時(shí)可以停下來覓食、休息，如果是要飛越大洋那又該怎么辦呢？所以很長一段時(shí)間以來，人們都認(rèn)為只有海鳥和小型鳥類能飛越大洋，大型陸上鳥類只能進(jìn)行100千米以內(nèi)的短途渡海。但最近，一項(xiàng)研究推翻了這個(gè)觀點(diǎn)。

德國馬克斯·普朗克動(dòng)物行為研究所的研究人員借助GPS技術(shù)跟蹤了來自5個(gè)不同物種的65只鳥類的越洋和越海行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中大多數(shù)陸地鳥類能一口氣在大洋上空飛行數(shù)百甚至數(shù)千千米。它們是如何做到的？原來它們很擅長利用風(fēng)的幫助，在順風(fēng)和熱氣流的助力下，陸地鳥類能以最節(jié)能的方式快速飛越大洋，這樣就不必?fù)?dān)心在海上“貧困”交加的問題。

研究小組分析了過去追蹤到的112條鳥類可能使用的越洋路線，以確定鳥類選擇越洋路線的標(biāo)準(zhǔn)。他們發(fā)現(xiàn)，風(fēng)向?qū)B類選擇路線的影響非常大，只要能保證順風(fēng)，它們很少考慮路途長短和食物補(bǔ)給的問題。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700千米，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)向最有利于遷徙的那天出發(fā)，然后進(jìn)行長達(dá)18小時(shí)的長途飛行。而且，它們還會(huì)在行程中利用上升的熱氣流來飛得更高，適當(dāng)?shù)奶馕吨枇Ω?，使得跨海過程中消耗的能量更少。

鳥類輕松越洋的秘訣正是因?yàn)槟芫珳?zhǔn)預(yù)判太平洋上空的氣流和風(fēng)向。

鳥類為何能感知?dú)饬?/h3>

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

鳥兒為了飛行改造了許多身體器官，其中之一就是骨骼。與大多數(shù)脊椎動(dòng)物不同，鳥類的骨骼的主要作用不是支撐，而是適應(yīng)飛行，因此其骨骼朝著“輕薄”和“愈合”的方向發(fā)展。一只鳥的骨骼重量僅占其體重的5%左右，而人類骨骼則占體重的20%。鳥的骨骼大都中空脆薄，其中沒有骨髓，而是充滿空氣，絕大多數(shù)骨骼連為一體，減少不必要的可動(dòng)關(guān)節(jié)，有利于飛行減重和保持平衡。

鳥類骨骼的這一變化導(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)生什么變化，鳥兒馬上就能感知到。比如，暴雨天氣來臨前，空氣中氣壓降低，鳥類可以通過骨骼感受這種微妙的變化。最擅長利用這一優(yōu)勢的就是海鳥，每當(dāng)海上風(fēng)暴來臨前夕，它們會(huì)紛紛尋找陸地，躲避風(fēng)暴。水手們就利用海鳥的這種天性來預(yù)測風(fēng)暴，保證航行安全。

鳥兒感知?dú)饬鞯哪芰€可能源于它們出色的聽力，隔著很遠(yuǎn)的距離，它們就能聽見風(fēng)雨即將來臨時(shí)的呼嘯聲——次聲波。2014年，美國科學(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5000千米遷徙到美國田納西州東部的金翅螢森鶯竟然又開始了長途遷徙，它們一口氣飛到了700千米以外的佛羅里達(dá)海岸，其中一只還飛到了遙遠(yuǎn)的古巴。為什么鳥兒們不辭辛勞地長途跋涉，難道它們是愛上了自由飛翔的感覺嗎？僅僅兩天后，謎底揭曉了，一場巨大的暴風(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”的金翅螢森鶯成功避開了這場災(zāi)難。

這次幫助鳥兒預(yù)測氣流、避開災(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)樗鼈兟犚娏吮平娘L(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，鳥兒接收到次聲波的警告，所以事先跑路了。

招募鳥類氣象員

看來，鳥兒預(yù)測氣象的本領(lǐng)比人類強(qiáng)大得多，它們很容易就能提前幾天得知準(zhǔn)確的風(fēng)暴移動(dòng)路徑，而我們的氣象專家可能還在埋頭苦算。那么，能不能讓鳥類的這一本領(lǐng)為我們所用呢？

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

研究人員為來自5個(gè)物種的56只鳥兒綁定了最先進(jìn)的動(dòng)物追蹤器，追蹤器可以把鳥類的位置傳輸至國際空間站，進(jìn)而由國際空間站將數(shù)據(jù)反饋給地球上的科學(xué)家，以便科學(xué)家在鳥類覓食、遷徙和休息過程中跟蹤它們，同時(shí)等待觀察這些鳥類是如何應(yīng)對自然災(zāi)害的。如果前述猜想正確的話，研究人員預(yù)計(jì)他們也會(huì)觀察到鳥兒們?yōu)榱硕惚茱L(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)鳥兒們是如何感知?dú)庀笞兓?，是否可以學(xué)習(xí)它們的感知方法來開發(fā)早期預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)然，如果學(xué)習(xí)不來鳥類的方法，人類也可以通過觀察鳥類的遷徙行為來判斷災(zāi)難是否即將到來。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，就讓我們從鳥兒氣象員學(xué)起吧。