这篇报道最初发表在Yale Environment 360.
实地生物学家通常是很有耐心的人，他们常常安于长时间在野外工作，并致力于需要数年才能产生结果的实验。但即使在这些坚韧不拔的人群中，马丁·维克尔斯基（Martin Wikelski）也脱颖而出。
早在 2001 年，一个傍晚，这位德国鸟类学家在巴拿马的一个门廊上萌生了一个“动物互联网”的构想——一个由佩戴传感器的野生动物组成的全球系统，将揭示地球上难以捉摸的非人类世界。他曾以为自己能在 2005 年前将其付诸实施。近 20 年后，维克尔斯基可能终于成功了——克服了从官僚主义失误到技术故障再到地缘政治危机的种种障碍。他基于太空的系统，即 ICARUS（国际空间动物研究合作组织），现在计划在 2025 年的某个时间，以其最新的卫星载体形式，由一艘私营火箭发射。
动物互联网的基本理念是通过为各种生物甚至一些无生命物体（冰川、海洋塑料垃圾）佩戴微型、太阳能供电的追踪设备——有些重不到一根回形针——来“调谐”地球隐藏的现象：如尖嘴鹰的飞行路径、北极燕鸥早夭的确切命运、极度濒危的赛加羚羊的确切栖息地需求。这个廉价、覆盖全球的动物标记系统旨在通过从太空追踪数千只标记动物，并将它们的经历与整个种群甚至物种面临的更广泛影响联系起来，从而帮助科学家理解全球变化的精确驱动因素，以及更多。
维克尔斯基是德国马克斯·普朗克动物行为研究所迁徙部门的主任，他说，能够获得这些数据，并且“让人们认识到外面正在发生的令人难以置信的美丽和丰富性”，让这项努力变得值得，甚至变得紧迫。正如他在最近出版的《动物互联网：探索地球生命的集体智能》一书中写道的，他也“完全不知道会有多少陷阱……有多少次我们绝望地想放弃，因为整个过程已经变得如此令人沮丧，以至于我们再也无法忍受了。”
2018 年，在与来自多个国家和大陆的设计师、工程师和政府官员多年合作后，维克尔斯基的团队看到了他们的 ICARUS 接收器从哈萨克斯坦的联盟号火箭发射到国际空间站。俄罗斯宇航员将其安装在轨道实验室的俄方一侧。“我们又跳又哭又拥抱，”维克尔斯基写道，描述了发射的场景。“近 20 年的压力一下子消失了。”
动物互联网于 2020 年 3 月上线，但在当年年底之前，俄罗斯国际空间站舱段的机械故障就导致系统瘫痪。将近一年后，系统才恢复运行。到 2021 年春天，系统终于运行顺利，接收着来自世界各地约 3500 只标记动物的数据。但随后，在 2022 年冬季，俄罗斯入侵乌克兰，西方切断了与俄罗斯的联系。ICARUS 的数据传输戛然而止。
在国际空间站系统故障后，维克尔斯基的团队着手重新设计系统，以使用卫星接收器，这始终是他们的长期目标。2022 年，ICARUS 接收器有望搭载 NASA 与德国航天局的联合项目 GRACE（重力恢复和气候实验）下一颗卫星发射，该卫星计划于 2028 年发射。但最后一刻的政治争论导致德国项目资金削减了三分之一以上，导致没有资金来包含 ICARUS。 “我们彻底崩溃了，”维克尔斯基回忆道。他给了他的项目三个月时间寻找解决方案，否则就彻底放弃。“那时我们缩减了规模，说，我们需要一个立方星。”
因此，从明年某个时间开始，该项目计划使用五个成本相对较低的立方星——大小约等于魔方、重量仅有几磅的微型卫星——搭载 ICARUS 接收器，并由私营发射公司发射。该系统由马克斯·普朗克学会资助，发射成本约为 157 万美元，年运营费用约为 16 万美元。
“这个项目的地缘政治方面相当重要，”科罗拉多丹佛大学的定量生态学家迈克尔·温德（Michael Wunder）说。他曾利用国际空间站的标签研究山鸻（mountain plover）的迁徙模式，直到乌克兰战争导致研究中断。该项目的新迭代让科学家们掌控着一切，而不是涉及政府航天机构。
新系统提供了更广阔的全球覆盖范围——国际空间站接收器无法与地球最高纬度地区的标签通信——而且维克尔斯基的团队利用这几年时间将标签重量减轻了几克，并设计了新的动物“佩戴”方式，极大地扩展了科学家可以研究的物种数量。该团队目前正在升级 4000 个旧标签以适配新系统。这些标签提供动物的每小时能量消耗数据；测量气压、高度、温度和湿度等环境因素；甚至利用人工智能帮助解读动物的行为。
“这些海量数据将为研究人员打开许多扇门，”通过北卡罗来纳自然科学博物馆协调 ICARUS 北美项目的阿什莉·洛尔（Ashley Lohr）说。“动物有多大压力？当动物在特定时间到达特定地点时，环境条件如何？”
温德的实验室团队于 2021 年在科罗拉多州标记了 17 只山鸻。该物种原产于美国中北部平原，在过去六十年里数量下降了 80%。但由于其栖息地和行为，这种鸟很难研究。“它们歌声嘹亮，但并不张扬，”温德说，并且在繁殖季节它们喜欢自己的空间，每平方公里仅约三只鸟。山鸻经常出现在私人牧场，这使得在不侵犯私有财产的情况下很难找到它们。而且它们在三月下旬和四月繁殖，而观鸟调查则在五月进行，以统计迁徙鸣禽。
温德一直试图了解山鸻是遵循独特的、结构化的迁徙模式，还是来自不同地区的鸟类在冬季聚集在一起。他还想了解是什么驱动着这些鸟类迁徙。“它们是在逃避什么，还是奔向某个地方？”他问道。他还希望确定这些鸟类究竟在哪里遇到了麻烦。
在国际空间站接收器于 2022 年失效之前，ICARUS 标签显示，山鸻并不遵循固定的迁徙路线，而且来自全国各地的鸟类在冬季会混在一起。当几只正在发射的鸟死亡时，温德能够派遣研究人员前往它们的地点，并发现死因——捕食。这些鸟在二月开始返回科罗拉多州，温德急切地想知道哪些鸟会回来——但随后乌克兰战争爆发了。“我们被切断了联系，再也没有收到信息了，”他说。
怀俄明大学的生物学家埃伦·艾肯斯（Ellen Aikens）曾在马克斯·普朗克研究所进行动物迁徙的博士后研究。她认为 ICARUS 可以成为生态学和生物学中“民主化的力量”。她说，这是一种“使竞争更加公平”的方式，这样“预算较少或研究物种较不为人知、资金较少的群体也能获得关于这些（动物）去向的相同类型信息、基础信息。”
在她的实验室里，艾肯斯正在使用德国 e-obs 公司制造的标签研究金雕。 “这是鸟类研究中生物记录的黄金标准，如果您负担得起，而且您的鸟足够大，可以携带转换器”——比如鹅、鹳和鹰。一个 e-obs 标签的成本超过 1500 美元，并且通过蜂窝网络工作，这意味着研究人员还必须支付动物存活期间的数据传输费用。“如果你想获得足够大的样本量以发表你的研究，这笔费用会很快累积起来，”艾肯斯说。“ICARUS 标签的价格要便宜一个数量级。”
艾肯斯认为 ICARUS 将有助于改变科学家研究动物的方式。她表示，我们的非人类邻居“可以感知地球的脉搏，成为变化的探测器，并帮助我们了解环境的健康状况。当（动物）长途跋涉时，它们可以收集详细的环境信息，从而更好地为气候模型提供信息，并在难以监测的地方收集信息”，无论是高空、深海还是厚厚的冰层下。
ICARUS 标签是太阳能供电的，而一些现有的标记系统则使用电池供电，电池可能会耗尽——导致该个体的研究终止，或需要重新捕捉才能更换。其他标记系统则依赖于动物经过信号塔。这对于某些动物（如鸟类和蝙蝠）有效，但对其他动物无效。“因为 ICARUS 是卫星供电的，所以你不需要等待你的动物回到网络并经过信号塔，”洛尔说。相反，每次卫星经过一个区域时，附近标记动物的数据都会上传到 Movebank，一个开放获取的数据库。
2020 年，ICARUS 和世界各地其他研究小组追踪的动物运动情况。数据由 Movebank 编译。
最终，研究人员希望 ICARUS 的数据能够“帮助我们找到有效的保护策略，”艾肯斯说。“它可以帮助我们确定地貌上的关键节点。”虽然这对于一些物种来说已经在发生，包括北美有蹄类动物，如麋鹿和叉角羚，它们的研究人员已经追踪了数年，但对于地球上的大多数物种，“我们缺乏这些数据和广泛的信息覆盖，这使得这些精细的干预措施难以实现。ICARUS 可以帮助填补这些空白。”
维克尔斯基认为，如果动物互联网能够聚焦于具体问题——例如，一个鸟类物种灭绝是因为它吃的某种昆虫被某个区域喷洒的某种化学物质杀死——那么这些信息可能会促使人们采取行动。“当人们知道他们的行为确实有帮助时，他们愿意采取行动，”他说。
目前，维克尔斯基继续保持耐心。当我 7 月初与他交谈时，他正在处理最新的障碍：卫星发射延迟，其中一次是由于有效载荷问题，另一次是由于不合时宜的夏季假期导致了支付 30,000 美元以确保发射预订的授权延迟。“我们项目现在太小了，无法引起所有人的关注，”他说。“以前，它太大了。”
尽管如此，维克尔斯基仍然充满希望。他的团队正在研究和完善对动物进行标记的最低压力方法，甚至在测试自动标记系统，例如针对鹿的盐舔和微型弹性带系统。他对 ICARUS 的潜力仍然充满信心。
“我们认为在生物学上具有变革意义的一个重要方面是标记规模的扩大，”他说。“所以你不是标记一只动物，而是 50 或 100 只，或者你跨越整个大陆。”在接下来的两年里，他计划在欧洲标记 9,000 只动物，包括正在进行的研究中的乌鸫、风鸫、雨燕和麻雀。他表示，根据一般模式，这 9,000 只动物中大约有 7,000 只将在第一年死亡。“这意味着我们终于了解它们消失在哪里了。死亡陷阱在哪里？这些标签非常智能，它们可以告诉我们雌性是否在孵卵，以及卵是否消失了。因此，我们不仅可以获得有关成年动物的居住地和死亡地点的 M信息，还可以了解成年动物是否成功孵化或产卵？某个区域是否存在重大问题？然后我们可以将个体与种群联系起来，了解变化的驱动因素。”
