私たちの生存を助けるために動物を観察する技術は、何千年も前にさかのぼります。約 6,000 年前、北アメリカの先住民は、バイソンの行動に関する深い理解を利用して、効率的な狩猟方法を考案しました。彼らは群れを怖がらせて絶壁の上に群がり、その下の肉屋のキャンプに急降下しました.
現代では、動物の行動に対する私たちの関心には、新しい洞察と用語が伴います。たとえば、「群集調達」は「クラウドソーシング」という言葉から借りていますが、人ではなく野生生物の集合知を使用することに重点を置いています。過去数年間で、自然界について動物が提供する手がかりを得るために動物を観察することは、民間伝承から科学へと移行しました.
たとえば 2013 年、米国の科学者は、雨が降っているときに牛が横になるという「老婆の話」をテストしました。研究チームが牛の深部体温を測定したところ、牛は寒いときは横になり、暑いときは立ち上がって熱を発散させることがわかりました。降水量を正確に予測することはできませんが、牛の行動と天候との関連性を示しています。
同様に、2015 年 9 月、コスタリカの公衆衛生記録を研究している研究者は、ヘビの行動と気象パターンとの関係を発見しました。ヘビは、エルニーニョ サイクルの間、噛みつきやすくなりました。
差し迫った地震を予測するための「インテリジェントセンサー」として動物を使用できるという証拠も増え続けています。 2014 年、研究者は、日本を荒廃させた 2011 年の地震と津波に先立つ異常な動物の行動を調査する論文を発表しました。ペットのよりしがみつく行動に加えて、地震が発生する 1 週間前に震源地から 340 km 以内の牛の乳量が減少したことを著者は報告しました。ストレスが乳量に影響を与えることは、牛が地震が起こる前に地震を感知していたことを示唆しています。
さらに、2015 年には、ペルーのヤナチャガ国立公園でモーション トリガー カメラを使用した 2011 年の調査結果が発表されました。カメラは、マグニチュード 7.0 のコンタマナ地震が発生する前の動物の行動の変化を捉えました。通常、カメラは最大 15 匹の動物の目撃情報を記録しましたが、地震の 23 日前にはその数が 5 匹を下回りました。そして、イベントの前の週に、それはゼロになりました.震源地を取り囲む海面上での超低周波電波の反射を記録することにより、科学者は地震の 2 週間前に始まった電離圏の擾乱を検出しました。地震の 8 日前に記録された大きな変動は、動物の活動の 2 番目の大幅な減少と一致しました。
実験を主導したアングリア・ラスキンのレイチェル・グラント博士は、岩石が応力を受けると放出される「空気中の陽イオン」を、哺乳類や鳥類に影響を与える可能性が高いとして挙げています。
また、野生生物は、地震が発生する数日前または数週間前に、大気圧、地下水位、重力、および化学物質の変化を識別できる可能性があります。
動物が早期警戒システムとして機能できるとしたら、これをどのように利用できるでしょうか?
イカロスが飛び立つ
今年、科学者たちは、宇宙から野生生物を観察するシステムである ICARUS イニシアチブを立ち上げて、これらの現象の調査への関心を高めることを計画しています。
ICARUS (宇宙を利用した動物研究のための国際協力) は、国際宇宙ステーション (ISS) との無線周波数通信を可能にする追跡タグが取り付けられた何千もの生き物を見るでしょう。
動物の動きをリアルタイムで地球規模で追跡することにより、ICARUS の科学者は、自然災害が発生する前に予測する早期警報システムを作成できると考えています。
さらに、彼らは病気の蔓延についてさらに学び、気候変動に関する新たな洞察を得て、絶滅危惧種の保護を支援し、受粉、害虫駆除、種子散布などのより良い生態系サービスを開発します。
ここでイカロスの出番です。今年、宇宙飛行士は野生生物専用の無線受信機/アンテナを国際宇宙ステーション (ISS) に取り付けます。このデバイスは、これまで達成されたことのない方法で、動物の長距離追跡を可能にします。
現在、動物を追跡する場合、データは、データを送信できないデッド ゾーンでいっぱいの携帯電話の無線ネットワークを経由して移動します。 ICARUS 受信機は、地球の上空 320 km を周回し、地球の表面の 90% 以上をカバーします。
ISS は 24 時間ごとに 16 回軌道を周回するため、送信機が長時間送信範囲外になることはありません [下のビデオを参照]。これは、ISS の ICARUS 機器と確実に通信して、GPS を使用して定期的に位置を測定できることを意味します。
「ICARUS は、海、砂漠、裏庭の森、山、農地など、携帯電話が使えない場所でも機能します」と、ICARUS のディレクターである Martin Wikelski 博士は説明します。
その後、ICARUS チームは、ヘビの攻撃性の増加や牛の乳量の低下など、異常な動物の動きや行動を、システムで既にモデル化されているものと比較するアルゴリズムを構築できます。これは、差し迫った地震またはその他の自然災害を示します。最終的に、この種の情報は、政府、NGO、救援組織に中継され、現場で命を救うことができます.
ICARUS は他の方法でも通知します。鳥インフルエンザやSARSを含む伝染病の約70%は、動物と人間の接触が原因です。 ICARUS のようなシステムは、疫学者に病気がどこでどのように広がるかについての重要な情報を提供できます。
タグを監視する
最初の 2 年間で、カッコウからウミガメまで、少なくとも 2,000 頭の動物にタグが付けられ、時間の経過とともに 20,000 頭にまで増加します。タグには、動物の位置を記録するだけでなく、高度、潜水深度、光強度、その他の関心のある領域を記録するセンサーが含まれます。
ICARUS は CDMA (符号分割多元接続) システムであり、複数の送信機が 1 つの通信チャネルを介して同時に情報を送信できるようにするネットワークです。これは非常に効率的であり、タグの将来の小型化を可能にするはずであると研究者は述べています。 CDMA のすべてがソフトウェア ベースであるため、技術の改良に合わせてシステムを簡単にアップグレードできます。
「鍵となるのは、非常に強力なコンピューターを上空に配置して信号を解読することです。これは新しいことであり、私たちの知る限り、これまでどのシステムでも行われたことはありません」と Wikelski は説明します。
まず、ICARUS は約 5g の重さの送信機を使用します。ただし、同社は昆虫を追跡できるように、これらを 1g 未満に縮小することを目指しています。
「私たちは、オランウータンのブレスレット、鳥のバックパック、哺乳類の耳タグなど、最適な取り付け場所を見つけるために活発な研究を行っています」と Wikelski 氏は言います。 「将来的には、大きな首輪をつけた動物は見たくありませんが、小さな ICARUS の耳タグはせいぜいです。」
科学者たちは、これまで以上に小さい生き物を追跡する方法を実験しています。英国では、研究者がプラスチックチューブ内のトランスポンダーを介して、高調波レーダーを使用して蝶を追跡しました。これは、両面粘着フォームで昆虫の胸部に固定されました。この装置はわずか 12mg (0.012g) で、使用された小型の蝶の重量のわずか 8%、大型の蝶の 4% でした。通常、タグの重量の上限は 3% です。これを超えると、動物の行動や動きに影響を与える可能性があります。
動物プランクトンなどの非常に小さな生物でさえ、ナノテクノロジーでうまく追跡できます。ルンド大学動物運動センターの Lars-Anders Hansson 教授は、1.5 mm の淡水甲殻類ミジンコに関する研究に、微視的蛍光プローブである量子ドット (Q ドット) を使用しています。ただし、Q-dots はカメラの範囲内でのみ表示されます。つまり、現在、Q-dots は水族館内の生物を追跡するためにのみ使用されています.
ダウンサイジング
「タグのサイズを縮小するにつれて、ナノテクノロジーは確かに想定されています」と Wikelski は説明します。 「しかし、これは当初、現在の技術よりもはるかに小型で効率的なチップを作ることを意味します。新しいコミュニケーション プラットフォームである ICARUS は、世界中の独創的なエンジニアリングに多くのスペースとインセンティブを提供すると考えています。」
興味深いことに、動物の移動生態学に関して言えば、私たちが直面する政治的なハードルは技術的なハードルよりも難しいと考える専門家もいます。 The Open University のコンピューティングおよびコミュニケーション学科の Yijun Yu 博士は、「倫理的、経済的、社会的障壁」について語っています。彼は、すでに航空機の進路を追跡するために使用されているクラウド コンピューティングを使用して、動物の動きの速度と形状を監視することを検討しており、より多くの国際協力を求めています。
努力は確かに進んでいます。 ICARUS と協力して、国際的な専門家で構成されたバイオロギング ソサエティが形成され、移動パターンと野生動物の行動の異常に関するデータを共有して、動物と人間の命を保護します。
「主な使命は、動物に私たちとコミュニケーションをとる機会を与えることで、地球上の生命に対する人間の基本的な理解を変えることです」と Wikelski は説明します。
ICARUS イニシアチブが成功すれば、私たちと動物界との関係はこれまで以上に強化されるでしょう。地震などの自然災害に至るまでの動物の行動をより深く理解することができ、最終的には絶滅危惧種だけでなく人間の命も救うことができます。
Twitter、Facebook、Instagram で Science Focus をフォロー とフリップボード
