Wetenschap

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.