乌龟怎么预报天气?
这个问题我十年前做过研究,因此有点了解。 首先,我们得知道天气是怎样影响乌龟的。水龟(生活在淡水环境中)对气压十分敏感,气压低的时候,它们会减少呼吸,或者把头埋进多深的泥土里,而气压高的时候则相反;海龟没有这个习性。 对温度也有一定反应,高温使它们的代谢加快、呼吸频率上升,低温则反之。不过,上述反应都是它们对外界环境刺激的直接生理应答,不能直接作为天气预报的指针。 我们需要寻找的是一种能够提前预测恶劣天气来临前,乌龟会有相应行为的生物特征。 于是,我们观察了在实验室里饲养的乌龟,记录它们在受到不同强度天气变化前的行为表现——以气温为引导,设置10个梯度,从-5℃到35℃每一摄氏度一个等级,并在每个温度下持续24小时。然后,我们测量了这些温度变化期间内乌龟的血氧饱和度。
血氧饱和度是一个生理指标,表示血液中含氧量,通常维持在95%左右,在缺氧环境中会降低并发出警报。当外界温度突然下降时,如果乌龟表现出降低血氧饱和度和加速新陈代谢的反应,说明它对环境温度骤降有一定的感知能力。 如果一只乌龟在受到寒冷刺激后,血氧饱和度迅速降到80%以下,并且持续了几个小时,就说明它的神经系统受到了一定程度的伤害,这种受伤可能来自于长时间暴露在低温环境下。 通过观察上万只乌龟的行为和血氧饱和度值,我们发现,当环境温度突然下降时,乌龟会发生如下反应:进食停止或减慢;活动性降低;血氧饱和度值在短时间降到80%以下。而当环境温度上升时,则会出现相反的反应。 当环境温度产生波动时,例如由低温状态进入高温状态,或者由高温环境进入低温环境,即使不是急剧的温度变化,我们也会观察到类似上面所说的剧烈反应。 所以,我们可以通过监测乌龟血液里的氧饱和度,来构建它的“舒适度指数”: 把这项测量在实验室中反复做,我们就得到了关于“舒适度指数”的统计数据——当它低于某种阈值时,就表明乌龟感到舒适,高于该数值时就代表不适。
之后,我们再结合其他气象数据作进一步分析,就可以尝试建立有关天气变化与“舒适度指数”之间的统计关系。如果能成功找到这样的关系,我们就可以利用乌龟的响应来预见恶劣天气的到来。当然,实际的测试要比这简单得多:只要每天观察乌龟的活动情况,就能大致预判未来是否具有发生极端天气的可能。
事实上,早在20世纪初,美国自然主义者艾尔文·奥茨就已经发现乌龟可以准确地判断天气变化,从而避免被暴风雪困在雪地中。他的著作《龟的四季》就详尽阐述了乌龟是如何感知温度、雨水和风暴等自然界中发生的各种事件。 近年来,科学家们继续深入研究了乌龟的“先知先觉”。2016年发表的一项研究成果显示,乌龟可能不仅能感知空气温度,还能感受到土壤温度的变化,两者相加,才导致了它能够准确预测恶劣天气。
研究人员还指出,虽然人们以往都认为乌龟是依靠眼睛盯着地面来感知温度变化的,但实际上它们可能是通过鼻孔扫描地面来获取信息。 一些研究发现,除了天气之外,乌龟的“舒适度指数”还可能受到其他外部因素的影响,例如光照强度、月相、潮汐等有规律的周期变化,以及人类活动的干扰等等。这意味着他们要试图排除上述因素的干扰才能获得最终的结果。
总之,虽然还有很多问题有待解决,但科学家的努力已经证明了乌龟具备预测恶劣天气的能力,只是我们还不知道其中的具体原理。