從叢林到雲端：動物星球的網際網路革命

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“起初，沒有人在意這一場災難，這不過是一場山火、一次旱災、一個物種的滅絕、一座城市的消失，直到這場災難和每個人息息相關。”電影《流浪地球》開篇的第一句臺詞，透露出對於地球和人類未來的擔憂。其實，一直以來，科學界從沒放棄過對於我們賴以生存的自然環境的監測和研究。這些研究通常要耗時數十年，並不斷克服這漫長經歷中來自各個領域的風險和挑戰。能夠一直堅持下來的，鳳毛麟角。

奈米比亞奧坎巴拉的大象被植入了追蹤器，衛星能更快的找到它們

圖源：COURTESY OF MARTIN WIKELSKI

via Yale Environment 360

2001年，還是一名博士後研究員的馬丁•維克爾斯基（Martin Wikelski）正在巴拿馬進行野外科考。當時他的研究物件是當地一種浣熊。每天，他用香蕉作為誘餌，將浣熊捉住並給它們戴上能發射無線電訊號的項圈，然後憑藉無線電訊號追蹤浣熊運動的軌跡。

為了更好地捕捉到訊號，他和同事將接收器儘量懸掛在島嶼的最高處——100多英尺的塔樓上。這樣，接收器就可以將訊號自動傳輸到實驗室的電腦上。他們就這樣工作了很長時間。在一次與無線電工程師的交談中，對方的一個點子啟發了他——如果將接收器放得足夠高，比如太空裡的衛星上，就可能追蹤到地球上所有的生物——包括地球上任何地方的鳥類、海洋爬行動物和陸地哺乳動物。

這個想法實在是太酷了！維克爾斯基對此心動不已，甚至因此而變得幾乎“狂熱”。他想盡辦法獲得了在美國宇航局的會議上提出這一想法的機會。不出意外地，他被拒絕了。因為在當時來看，這樣虛無縹緲的研究想要立項實在是太難了。

一直以來，人類對動物遷徙的認知都是知之甚少的。從中國古代詩詞中的“北雁南歸”，到壯觀的非洲角馬大遷徙，再到吸引無數國人關注的雲南大象一路向北的漫遊……這些動物的大規模遷徙除了尋找食物和水源之外，是否還有其他重要的目的？一些異常的遷徙行為又是為了什麼？為了搞清楚這些“地球鄰居”行為背後的原因，像維克爾斯基一樣的野生動物學家花費了大量的時間和心血。

維克爾斯基花了十年時間設法說服科學界和投資方，建設一個全球性的動物追蹤平臺是有可能實現的。得益於德國和俄羅斯聯邦航天局的支援，維克爾斯基牽頭成立了太空動物研究國際合作專案（International Cooperation for Animal Research Using Space，ICARUS），啟用新型衛星接收追蹤系統，將接收器的訊號範圍覆蓋到全球範圍。至此，“動物網際網路”專案終於邁出了實質性的一步。

“看著ICARUS 接收器從哈薩克乘坐聯盟號火箭發射到國際空間站，宇航員將其連線到軌道實驗室的時候，我們擁抱在一起，哭了起來。那一刻，近 20 年的所有壓力都消失了。”維克爾斯基表示。

宇航員將ICARUS天線連線到國際空間站外部。

圖源：NASA

動物網際網路專案的基本理念是“關注地球上隱藏的運動軌跡”。專案組透過將重量堪比一顆回形針的微型太陽能追蹤器連線到不同動物，甚至冰川、海洋垃圾碎片等無生命物體上，來追蹤它們的蹤跡。不論是老鷹遵循的飛行路線、早逝的北極燕鷗的確切命運、極度瀕危的賽加羚羊的生存環境……這些資訊都將透過數千只被標記的動物來將它們的命運與整個種群所面臨的更廣泛影響聯絡起來。這種標記系統造價低，卻可以跨越全球，唯一需要耗費的就是時間。

2020 年 3 月，“動物網際網路”專案正式上線。在完善了跟蹤器的製造和ICARUS軟體後，維基爾斯基和他的同事們開始將跟蹤器佩戴在野生動物身上。本以為專案終於可以按照計劃推進的他們根本沒想到，之後事情的進展可謂步步維艱。

這一年年底，俄羅斯國際空間站模組機械問題導致系統癱瘓。直到2021年春天，該系統才得以重新運轉，陸續收到了來自世界各地大約3500只被標記的動物的資料。僅僅持續了不到兩年，2022年冬天，隨著俄烏戰爭的爆發，ICARUS 的資料傳輸不得不再次停止。

遭遇此次失敗後，專案組尋求新的搭載衛星。他們聯絡了NASA與德國航天局合作的GRACE衛星。然而這次合作在經過一番政治上的“討價還價”後並沒有給ICARUS留下任何資金支援。“我們完全崩潰了。”維基爾斯基回憶道。由於時間緊迫，他們只有三個月的時間來尋找新的替代方案。

新的方案被稱為伊卡洛斯專案。接收器將搭載一顆很小的人造衛星“立方體衛星（CubeSat）”，由德國和俄羅斯聯邦航天局合作並安裝在國際空間站ISS上，計劃於2024年10月發射並開始運作。

伊卡洛斯（ICARUS）接收器將透過太空中的一顆微型立方體衛星監測地球上任何地方的動物。

圖源： MPI 動物行為/Javier Lázaro

然而，不出意外的話意外就出現了。該衛星並沒有按期發射，而是因為有效載荷、資金不到位等種種原因多次推遲發射。維基爾斯基沮喪地表示，非常想放棄，“整個過程變得如此令人沮喪，以至於我們再也受不了了！”

一波三折的變故讓“動物網際網路”專案一再停滯。令人敬佩的是，各種各樣的挫折並沒有消磨掉專案組將“動物網際網路”繼續下去的決心。吸取了多次經驗教訓之後，維基爾斯基決定“自掏腰包”，由他所領導的馬克斯•普朗克學會（Max Planck Society）資助專案繼續進行，包括承擔約為157萬美元的啟動成本，以及每年約16萬美元的運營費用。

新版本專案沒有讓政府航天機構參與進來，而是由科學家們掌控一切。他們計劃透過私人商用衛星發射公司在五顆低成本衛星來發射ICARUS 接收器。這些衛星非常小，體積和魔方差不多，重量只有幾磅。

身材雖小，新接收器的本領卻更大。原有搭載在國際空間站的接收器無法捕捉地球最高緯度地區的訊號。而就在專案耽擱停滯的那段時間裡，專案組花了幾年時間，將訊號標籤縮小到了重量只有幾克，併為動物設計了“佩戴”標籤的新方式，進一步擴大了可以研究的物種數量。

Martin Wikelski 用 ICARUS 發射器標記猩紅色金剛鸚鵡。

圖源：由 MARTIN WIKELSKI 提供

目前，該團隊正在升級 4000 箇舊標籤以適應新系統。這些標籤不僅可以即時監測動物能量消耗，還可以測量周邊環境大氣壓、海拔高度、溫度和溼度等，甚至可以藉助 AI 來幫助分析動物的行為。

“動物網際網路”專案得到了很多研究者的支援。北卡羅來納州自然科學博物館負責協調ICARUS北美專案的研究人員阿什利•洛爾（Ashley Lohr）表示，這些寶貴資料將為研究人員開啟大門。

懷俄明大學生物學家艾倫•艾肯斯（Ellen Aikens）在馬克斯•普朗克研究所進行動物遷徙方面的博士後研究。她說，專案可以幫助那些預算較少的人獲得動物研究的基線資訊。之前，她所在的實驗室使用的德國公司製造的訊號標籤研究金雕。這種標籤更適合大型鳥類，但是成本比較高，單個標籤超過 1500 美元。而且這種標籤透過蜂窩網路工作，這意味著研究人員還必須持續支付資料傳輸費用。相比之下，ICARUS 標籤更便宜，也能讓研究人員更快取得足夠的樣本量來發表研究。

艾肯斯相信 ICARUS 將有助於改變科學家研究動物的方式。她說，研究動物的遷徙可以“把脈”地球，幫助我們瞭解生存環境的健康狀況。它們的長途旅行能在人類難以涉足的領域收集足夠詳細的環境資訊，來搭建氣候模型，無論是在高空、海洋深處還是在厚厚的冰層底下。研究人員希望 ICARUS 資料可以幫助人類制定有效的自然保護策略。特別是識別一些特定物種的生存變化——比如鳥類因農藥噴灑而滅絕，ICARUS 可以輔助實施更精準的干預措施。

維基爾斯基始終對專案寄予厚望。未來，他計劃在歐洲標記 9000 只黑鶇、畫眉、雨燕、麻雀等動物。同時進一步縮小追蹤器標籤到只有1克大小，以便讓研究人員能夠追蹤小型蝙蝠，甚至蜻蜓、蝴蝶和沙漠蝗蟲等昆蟲。

在他看來，那些傳輸到電腦螢幕上的訊號，並不是簡單的資料，而是野生動物的“感覺和所見”。他說：“這是動物在和我們交談”。