Een paar weken terug stond er op de websites van meerdere kranten een ANP-bericht met de titel: “Dieren helpen seismologen aardbevingen voorspellen”. Aan een Chinees instituut in de noordoostelijke provincie Liaoning wordt nu een dertigtal dieren in de gaten gehouden om te ontdekken of afwijkend gedrag dat ze vertonen, kan helpen om betere voorspellingen te doen voor het optreden van aardbevingen. Al eeuwenlang zijn er anekdotes over dieren die vlak voor aardbevingen vluchtgedrag vertonen of anderszins afwijken van hun normale doen. Ook zijn er verhalen dat dieren zich al dagen voor een aardbeving anders kunnen gedragen. Bij de aardbeving van 2009 in L’Aquila, Italië verliet bijvoorbeeld een hele kolonie padden “in de buurt” (74 km van het epicentrum) een aantal dagen voor de beving hun paargebied.
De Chinezen hebben al langer ervaring met het voorspellen van aardbevingen waarbij ze ook diergedrag betrekken; met wisselend succes overigens. Begin 1975 ging er een waarschuwing uit naar de bevolking in de omgeving van Haicheng. Die waarschuwing was mede gebaseerd op abnormaal diergedrag. Op 4 februari 1975 vond er een aardbeving van 7.3 op de schaal van Richter plaats. Een dag eerder waren er massale evacuaties geweest, die het leven van velen zullen hebben gered.
Nog een aantal succesvolle waarschuwingen in 1975 en 1976 deden de hoop rijzen dat het eindelijk mogelijk was geworden om aardbevingen redelijk te voorspellen. Op 28 juli 1976 sloeg het noodlot echter hard toe: een aardbeving met een magnitude van 7.8 doodde naar schatting 255.000 mensen in Tangshan. Deze aardbeving was niet voorspeld en er was geen waarschuwing uitgegaan. Wel waren er ook nu aanwijzingen geweest voor een naderende aardbeving (en werden verhalen van abnormaal diergedrag gemeld). Maar blijkbaar was die informatie te vaag en wees het gebruikte model niet duidelijk genoeg op een naderende aardbeving in een bepaalde regio en op een bepaald tijdstip.
Een belangrijk verschil met de beving van Haicheng was dat er nauwelijks voorschokken waren geweest. Wellicht was het optreden van de voorschokken toch veel belangrijker in de voorspelling bij Haicheng geweest, dan de autoriteiten wilden doen geloven. In ieder geval zette de tegenslag van Tangshan in China het onderzoek naar de relatie diergedrag en aardbevingen lange tijd in de ijskast. Meer historie over het voorspellen van aardbeving in China is te vinden op de ‘Disaster Pages‘ van George Pararas-Carayannis.
In de Verenigde Staten zijn de seismologen sowieso wat sceptischer, maar ook daar is wel serieus onderzoek gedaan. Een redelijk bekend verhaal is dat er een verband zou zijn tussen het aantal oproepen voor vermiste huisdieren in kranten en aardbevingen in Californië. Een hoger aantal advertenties zou wijzen op een hogere kans op een aardbeving in de dagen daarna. Dit is echter later statistisch goed uitgezocht en het verband bleek niet te bestaan: “An Evaluation of the Animal-Behavior Theory for Earthquake Prediction”, Schaal (1988).
In een ander onderzoek werd de invloed van een aardbeving op het gedrag van mieren bekeken: “Shaken, not stirred: a serendipitous study of ants and earthquakes”, Lighton en Duncan (2005) . Tijdens een onderzoek naar het foerageergedrag van mieren in de Mojavewoestijn in Californië vond er toevallig een aardbeving plaats. Er werden echter geen aanwijzingen gevonden voor afwijkend gedrag die te maken zouden kunnen hebben met die seismische activiteit.
Veelal zijn de verhalen over voorspellend gedrag afgedaan als een psychologisch effect: achteraf koppelen mensen het afwijkende gedrag aan de aardbeving. Als er geen aardbeving zou zijn geweest, was het gedrag niet gemeld of opgevallen. Het is te vergelijken met de schijnbare opmerkelijk telefoontjes die je krijgt van mensen waar je net nog aan dacht. Al de keren dat je aan iemand denkt en dat diegene niét belt, vallen niet op.
Toch zijn er voldoende redenen om aan te nemen dat bepaalde dieren een aardbeving eerder kunnen voelen aankomen dan mensen. Maar vooralsnog moeten we het dan eerder zoeken in een tijdsverschil van seconden en niet van dagen. Een aantal fysische verschijnselen zouden hierbij een rol kunnen spelen. De belangrijkste die genoemd worden zijn:
- P-golven: bij aardbevingen treden verschillende soorten golven op, die met verschillende snelheid door de aarde gaan. De vernietigende kracht kom voornamelijk van S-golven en Rayleigh-golven. De P-golven gaan sneller en worden door mensen over het algemeen niet waargenomen. Van verscheidene diersoorten is bekend dat ze de P-golven wel kunnen waarnemen. Afhankelijk van de afstand van het epicentrum kan het tijdsverschil in aankomst met de S-golven tot anderhalve minuut oplopen.
- Hellingsverandering: voorafgaande aan een aardbeving zou de oppervlakte lokaal iets kunnen kantelen. Geopperd is dat dieren zo’n lichte hellingsverandering zouden kunnen waarnemen.
- Veranderende luchtvochtigheid: het grondwaterniveau kan stijgen voorafgaande aan een aardbeving. In droge gebieden kan daardoor de luchtvochtigheid toenemen. Ook een verschijnsel dat waargenomen kan worden door dieren. In vochtige klimaten is dit dan weer heel erg onwaarschijnlijk.
- Veranderingen in het aardmagnetisch veld: verschillende dieren zijn gevoelig voor het aardmagnetisch veld, die zouden veranderingen daarin kunnen opmerken. Er zijn echter maar heel weinig waarnemingen die laten zien dat een verandering van het magnetisch veld gecorreleerd is met aardbevingen.
In “Earthquake Prediction by Animals: Evolution and Sensory Perception”, Kirschvink (2000), wordt een belangrijke horde genomen die critici opgeworpen hadden tegen het voorkomen van ‘gevoel voor aardbevingen’ bij dieren. Zware aardbevingen met vernietigende kracht zijn immers vrij zeldzaam. En vaak zit er een langere tijd tussen opeenvolgende bevingen van die sterkte, dan de levensduur van dieren, die er gevoelig voor zouden zijn. Midden jaren 70 werd het nog voor uiterst onwaarschijnlijk gehouden dat er een genetisch aanleg zou kunnen ontstaan, die dieren zou laten reageren bij seismische activiteit; en zelfs als dat zou bestaan, of dieren er dan ook effectief gebruik van zouden kunnen maken. Twee zaken die je immers nodig hebt om een selectiemechanisme te krijgen.
Die oudere conclusie moet worden bijgesteld, volgens Kirschvink. Zo zijn aardbevingen vaker destructief voor dieren dan gedacht . Minder zware aardbevingen kunnen lokaal bijvoorbeeld alle holen van knaagdieren doen instorten of modderstromen veroorzaken. De selectiedruk is dus hoger. En ja, vluchtgedrag kan wel degelijk de kans op sterfte verlagen bij aardbevingen. Een voorbeeld zijn weer die instortende holen. Ook het uitstellen van het leggen van eieren in nesten (die bij een aardbeving uit een boom zouden vallen) zou een mogelijk effectief gebruik van voorgevoelens zijn. Dat laatste is wel erg onwaarschijnlijk, denk ik, maar het gaat er in de studie om om uit te zoeken of het in theorie mogelijk is dat zo’n genetisch gestuurd gedrag via evolutie kan voorkomen in een populatie.
Kirschvink betoogt dat het waarnemen van het tijdsverschil tussen de aankomst van P- en S-golven op afstand van het epicentrum een voorstelbaar evolutionair voordeel kan geven. Als voorbeeld geeft hij aan dat bekend is dat tot op 50 km afstand van het epicentrum de grond ‘vloeibaar’ kan worden en dus holen kan doen instorten; dat gebeurt dan op het moment dat een S-golf aankomt. Het korte tijdsverschil met de eerder arriverende P-golf zou een oplettend dier net de tijd geven om uit zijn hol te vluchten en zo te overleven. Hij laat met een computermodel zien dat op die manier een genetische aanleg voor “vluchten bij seismische activeit” in een populatie kan ontstaan en blijven bestaan.
Als er eenmaal een gedraging in het genoom wordt vastgelegd dat een evolutionair voordeel biedt, kan het verder verfijnd worden. En zelfs andere signalen voorafgaande aan een aardbeving zouden zo ‘ingebouwd’ kunnen worden in het gedrag. Op die manier zou het van een ‘early warning system’ langzamerhand uit kunnen groeien naar een echt voorspel-systeem.
Erg interessant, maar het blijft grotendeels een puur theoretisch verhaal.
Hoe ze het nu verder willen onderzoeken in China, weet ik niet, maar ik hoop dat het wat overtuigender gebeurt dan in de volgende studie die ik tegenkwam:“Behavioral Change Related to Wenchuan Devastating Earthquake in Mice”, Yonghong Li e.a. (2009). Een nogal verbazingwekkende studie in mijn ogen.
Hier ging men uit van de gevoeligheid voor veranderingen in het aardmagnetisch veld. Er werden 8 muisjes in aparte kooitjes in de gaten gehouden gedurende ruim een maand. In deze periode was er een forse aardbeving op 75 km van het onderzoeksstation (de Sichuan aardbeving van 12 mei 2008 , 8.0 op de schaal van Richter). Van 3 dagen vóór de aardbeving tot 2 dagen na, waren zes van de acht muisjes veel minder actief. Dat werd gemeten aan de hand van het lopen in een looprad. En dat kwam mooi overeen met een verandering in het aardmagnetisch veld in die periode.
Héél toevallig viel die aardbeving precies in het midden van de meetperiode. Het kan natuurlijk zijn dat ze besloten na de aardbeving net zo lang door te meten als er vóór de beving gemeten was. Er wordt echter niet gemeld of dit groepje proefdieren er slechts één was van een hele reeks die na elkaar gebruikt werd. Het lijkt mij nogal toevallig dat je met één proefneming net die aardbeving in je testperiode vangt. En als er meer groepjes proefdieren waren in andere perioden, dan wordt de statistische analyse natuurlijk heel anders.
Overigens was er een resultaat van een andere proef onder ongeveer dezelfde omstandigheden bij de aardbeving van 1995 in Kobe, Japan. In een laboratorium in Osaka (50 km van het epicentrum) werden een viertal muizen geobserveerd in een onderzoek dat helemaal niets met aardbevingen te maken had. Daar werden de muizen juist actiever een dag voor de aardbeving, iets wat zonder duidelijk aanwijsbare reden nooit eerder was waargenomen in het lab. Ook hier kun je je afvragen hoe bijzonder dit is. Als het afwijkend gedrag was geconstateerd zonder dat er een aardbeving was geweest, was het vast niet tot een publicatie gekomen.
Vooralsnog lijken er maar weinig concrete aanwijzingen te bestaan dat afwijkend diergedrag iets te maken kan hebben met een aardbeving die langer dan anderhalve minuut op zich laat wachten. Laat staan dat je er een effectieve voorspelling op zou kunnen baseren.
Steun Kloptdatwel
Waardeer je dit artikel? Je kunt onze site steunen met een financiële bijdrage. Dat waarderen wij dan weer! Een donatie kun je doen via dit betaalverzoek (of klik op de afbeelding hiernaast).
NB de rekening staat op naam van Maarten Koller, formeel eigenaar van deze site.
Een goed & interessant stuk! Maar het verhaal van Kirschvink is toch eigenlijk niet “puur theoretisch.” Ik ken het artikel dat je aanhaalt en ik vind ‘t een prachtig voorbeeld van een elegante en originele wetenschappelijke aanpak. Het geeft een verklaring van waargenomen feiten en het bevestigt een theoretisch inzicht dat door evolutiebiologen was ontwikkeld. Die laatsten zijn in de 30er jaren wiskundiger te werk gegaan en berekenden hoe zelfs verwaarloosbaar klein lijkende selectieve voordelen de evolutie der soorten voortdrijven.
De California Kangaroo Rat waar het in Kirschvinks studie om gaat rent uit het holennetwerk naar de oppervlakte zo gauw als een P golf zich doet gevoelen. De kans op overlijden gaat voor zo’n knaagdier daardoor van pakweg 10% naar nul. Het gedrag kan niet aangeleerd zijn, want een aardbeving die de holen doet instorten gebeurt gemiddeld eens in de 50 jaar. 50 jaar is 200 generaties voor die diersoort. Kirschvinks hypothese is dat het genetisch is vastgelegd. Hij maakt die hypothese hard door aan te tonen, dat binnen een kangeroerattenkolonie, de kangeroeratten zonder zo’n gen binnen 600 jaar (12 aardbevingen) zijn weggeselecteerd. Het is jammer dat ie het met een computersimulatie aantoont. Hij had het intuitief en analytisch kunnen houden – alle theorie en benodigde formules staan, bijvoorbeeld, in het standaard tekstboek “Evolution” van Douglas Futuyma.
De “seismic response” van die kangeroeratten vormt dus een mooi voorbeeld “from the field” van hoe, in de loop van de evolutie, zelfs een klein selectief voordeel genetisch wordt vastgelegd. Met eens in de 200 generaties een sterfkans van 10% komt het selectief voordeel van dat “seismic response”-gen uit op zo’n 0.05%.
Martin Bier
Mijn stelling dat een puur theoretisch verhaal is, sloeg eigenlijk ook meer op dat laatste stukje. Dat met die Kangaroo Rat en instortende holen, vind ik namelijk ook wel een aansprekend voorbeeld en aannemelijk.
Als ik Kirschvink goed begrepen heb, is het (theoretisch dus) mogelijk dat die Kangaroo Rat omdat “seismic response gen” zou hebben, al evoluerend ook gevoeligheden voor andere fysische aardbevingsvoorspellers kunnen gaan meenemen in zijn gedrag, als die er echt zijn tenminste 😉
Kirschvink zegt dat die gebeurtenis (instorten van holen) eens in de 200 generaties ratten voorkomt. Is dat frequent genoeg om een genetische gevoeligheid te doen vormen? Mij lijkt 200 generaties namelijk nogal veel als “tussenpozen’.
Hij gaat er niet heel diep op in, maar schrijft daarover het volgende:
De simulatie toont inderdaad alleen aan dat een reeds bestaand gedrag, dat genetisch is bepaald, niet hoeft te verdwijnen uit te populatie als het maar zo’n kleine kans heeft om effectief op te treden
Kirschvinks onderzoek betreft voornamelijk de zintuiglijke waarneming van magnetische velden door dieren. Voor zover bekend gebruiken de betreffende dieren zo’n zintuig om te navigeren m.b.v. aardmagnetisch veld. Sommige vogels, zo blijkt, kunnen variaties in het aardmagneetveld van minder dan 1% detecteren.
Als er een verandering van het aardmagnetisch veld vooraf gaat aan een aardbeving, dan zouden die kangeroeratten eventueel ook aardmagnetische fluctuaties waarschuwingssignaal kunnen gaan gebruiken. Dat zou een voorbeeld van “exaptatie” zijn. Je hebt gelijk, dat is speculatie.
@fc693611b850df55d56750dce4a438ab:disqus
Die ‘seismic response’ blijft vooralsnog, zoals Pepijn ook al aangeeft, theoretisch. Als in geen voldongen feit. Dit zeggen de auteurs zelf:
Sleutelwoorden; if, could. Niet meer, niet minder.
Ik heb in de publicatie van Kirschvink namelijk geen aangewezen (verschillende c.q. afwijkende) gensequenties kunnen ontdekken. Hoe ‘aannemelijk’ het ook allemaal moge klinken.
Zonder dat “if/could”-voorbehoud zou ie gezegd hebben dat elke diersoort zo’n detectie voor aardschokvoorbodes ontwikkelt. Dat is natuurlijk niet het geval.
Na te hebben vastgesteld dat die “weg uit de tunnels”-reactie genetisch moet zijn ingebakken zit je met de vraag hoe dat kan met zo’n miniem selectief voordeel. Je zag het aan de reactie van JennyJ0 hierboven: het is nauwelijks te geloven en eigenlijk counterintuitief dat een uitroeiing van 10% van de populatie eens in de 200 generaties een evolutionair selectiecriterium vormt. De simulatie/berekening toont aan dat het toch zo is. Dit is ook e’e’n van de zeldzame gevallen waar je met een redelijke getalsmatige schatting kunt aankomen voor “selectief voordeel.” In het voornoemde tekstboek van Futuyma staat een kwalitatief voorbeeld. Futuyma heeft het over insekten waarvan de vleugels eruit zien als boombladeren waarbij zelfs schimmelplekjes en nerven geimiteerd worden.
Veel mensen vinden tegenwoordig dat er altijd een DNAfragmentje moet figureren wanneer je het over “genetisch” hebt. Ik deel die fixatie niet.
Een mogelijke reden om toch te twijfelen aan de waarde van de simulatie of een andere vorm van berekening is dat er ook nadelen verbonden kunnen zijn om bij longitudinale trillingen (ik neem aan: die op en neer gaan, althans in de buurt van het epicentrum) naar buiten te hollen. Daar zou namelijk ook een roofdier kunnen zijn. Het nadeel daaraan verbonden is moeilijk te schatten, speciaal wanneer je moet modelleren dat roofdieren kunnen leren prooidieren te verschalken met trillingen.
Als het klopt dat voor een aardbeving verschijnsels optreden die door bepaalde dieren kunnen worden gevoeld, dan zou de verklaring voor hun gedrag eigenlijk geen moeite meer berijden.
Het gedrag hoeft niet direct in verband te zijn met aardbevingen, maar kan een soort bijeffect zijn van iets anders wat aangeleerd of geselecteerd is. Grondgolven kunnen worden veroorzaakt door benaderende mammoets of omstortende bomen, of gewoon een ver onweer (luchtgolven in dit geval). Zo iets komt wel vaker voor dan aardbevingen.
De gedrags-patronen van hoger ontwikkelde dieren zijn ook niet zo specifiek (voor ieder raar geval een andere reactie) maar blijven vaak in het algemeen. Te weten, als íéts buitengewoons gebeurt, wat dan ook, betekent dat: alert zijn en snel weg.