动物也会“奔走相告”?科学家可能找到了动物预知地震的原因

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动物也会“奔走相告”?科学家可能找到了动物预知地震的原因

几个世纪以来,人们已经许多次描述了地震前动物不同寻常的躁动:冬眠的蛇从洞穴里爬出来,狗不停狂吠,癞蛤蟆跳出池塘,老鼠成群结队地出现等。

关于大地震前动物异常行为的最早记载来自于公元前373年的希腊。据记载,老鼠、黄鼠狼、蛇和蜈蚣等在一场毁灭性的地震发生前几天纷纷离开家园逃往安全地带。

但这种基于经验的认识是否可靠?动物真的能预知地震吗?科学家一直致力于揭开这个谜团。

动物能够比人类早几秒钟感知到地震的现象是很容易解释的。在大多数地震中,板块构造运动使得地壳岩石中长期积累的变形在瞬时转化为动能引发地震,形成地震波,向四面八方传播开去。

地震波指从震源产生、向四周辐射的弹性波,按传播方式可分为实体波和表面波,穿过地球内部的实体波可分为纵波(P波)、横波(S波)两种类型。

其中,纵波是推进波,地壳中传播速度为5.5~7千米/秒,速度最快;横波是剪切波,在地壳中的传播速度为3.2~4.0千米/秒,是第二个到达地震仪的地震波。

很少有人注意到破坏性较小的P波,但许多动物的感官更加敏锐,它们能在S波到来前数秒感觉到P波。

不过,关于各种传说中的动物们在地震发生前几天或几周就能感知到它,那就是另一码事了。

众说纷纭

曾经流行的一种理论认为,《圣何塞水星报》上寻找丢失宠物的广告的增多与旧金山湾区发生的地震有关。

然而,1988年发表在《加州地质学》(California Geology)上的一篇对这一理论进行的全面统计分析得出的结论是,两者之间并不存在相关性。

2013年的一项研究中,德国科学家对沿断层线筑巢的红木蚁进行了录像,发现它们在地震前改变了自己的常规活动,在夜间变得更加活跃,白天变得不那么活跃。

但《美国地震学会2018年公报》回顾了180项之前的研究,发现大多数这样的尝试很大程度上依赖于轶事证据和单一观察。

还有一些理论则认为,存在人类尚未了解的重大地震先兆(如地面倾斜、地下水变化、电场或磁场变化),而动物可能会感知到这些信号。

一篇2000年在美国某科学杂志上发表的论文则提出了另外一些问题:地震逃逸行为模式的进化是否合理?在地震发生频率较低的情况下,这样的模式能否通过自然选择遗传下去?

新的研究

要研究动物能否预知地震,首先就要证明动物的异常行为确实与地震有关。

近日,德国的马克斯·普朗克动物行为研究所和康斯坦茨大学的研究人员,以及一个多国团队的同事们说,他们已经成功地精确地测量了地震活动前一组农场动物的活跃程度。

研究人员使用了高度灵敏的仪器,可以记录任何方向每秒48次的加速运动。

他们分别在2016年和2017年四个月的时间里,将这些生物记录器和GPS传感器安装到居住在意大利北部地震易发区的一个农场里的六头牛、五只羊和两只狗身上。

在研究期间共发生了超过18000次地震。该团队的研究成果发表在7月份的《动物行为学》(Ethology)杂志上。

这篇论文的统计分析考虑了动物日常的活动和相互作用。

研究显示,在3.8级或更大的地震前,动物们被关在马厩里时,活动显著增加,但外出放牧时则没有。

该研究的合著者马丁·威克尔斯基说,这种差异可能与一些动物在密闭空间中感受到的压力增加有关。

研究人员声称,从整体上分析增加的运动,可以在地震前数小时显示出一个明确的预期行为信号。

“这是一种相互影响的系统,”威克尔斯基说。

“一开始,牛一动不动,直到狗变得躁动。然后这些牛就变得更躁动了。然后这就放大了绵羊的行为,以此类推。”

此前,马克斯·普朗克的伊恩·库津(Iain Couzin)率先提出了一种集体行为理论。他发现,哺乳动物、鸟类、昆虫和鱼类共享信息,共同提高了诸如导航和躲避捕食者等生存技能。

威克尔斯基说,这种“群体智能”可以发生在物种内部或跨物种之间。

“我们对加拉帕戈斯海鬣蜥做了一项研究,我们知道它们实际上是在倾听知更鸟关于加拉帕戈斯鹰的警告,”他补充道。

“这种系统到处都有。我们只是还没有真正注意到它们。”

研究人员说,家畜似乎能提前1到20个小时预测地震,越靠近震源反应越早,越远反应越晚。这一发现与动物以某种方式感知到向外扩散的信号的理论假设是一致的。

此前,有研究称,地震发生前几块的板块构造运动挤压岩石会导致岩石释放出矿物质,将离子排入空气中。动物会对这种奇特的感觉做出反应。

GFZ德国地球科学研究中心的地质学家Heiko Woith赞扬了这项新研究的作者测量了不止一次的异常行为。

但他说,时间框架仍然太短。

Woith还指出,许多声称显示前兆地震信号的研究往往依赖过少的长期数据收集,这使得不可能确定一个测量到的信号是与地震有关还是仅仅是噪音。

尽管这项新研究还不能证实动物异常行为与地震的确切联系,但已经迈出了重要的一步。研究人员称,他们将在更多物种中寻找这种潜在联系。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://www.scientificamerican.com/article/do-animals-really-anticipate-earthquakes-sensors-hint-they-do/

https://www.usgs.gov/natural-hazards/earthquake-hazards/science/animals-earthquake-prediction?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects

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