齿鲸将它们的喉音转化为捕食超能力

为了在 6000 英尺深处捕鱼,鲸鱼需要深沉的声音。
Two orca whales, one with it's head and flukes above the water and the other with its nose out of the water.
一只成年虎鲸正在进行“间谍抬头”。 Deposit Photos

当你听到 声带颤音时,你一定认识它。从布兰妮·斯皮尔斯 90 年代排行榜冠军歌曲《Baby, One More Time》 到金·卡戴珊辨识度极高的旁白,这种低沉、鼻音的说话或唱歌方式在流行文化中几乎无处不在。

它甚至存在于海洋的最深处。一项 于 3 月 2 日发表在《科学》杂志上的研究发现,齿鲸已经进化出一种由空气驱动的鼻腔发声源,可以在不同的声乐寄存区运行。

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与人类一样,齿鲸(如抹香鲸虎鲸白鲸等)至少有三种声乐寄存区。声带颤音寄存区产生最低的音调,胸声寄存区产生正常的说话声音,而假声寄存区则产生更高的频率。

“在声带颤音时,声带只开放很短的时间,因此使用这种寄存区只需要很少的呼吸空气,”该研究的合著者、南丹麦大学声音科学家 Coen Elemans 在一份声明中说。

虎鲸 (Orcinus orca) 的叫声符合三种声乐寄存区。首先是一些回声定位的咔哒声(M0 寄存区),然后是一声叫和一声“口哨”,分别可能属于 M1 和 M2 寄存区。图片来源:南丹麦大学 Olga Filatova。

有些齿鲸可以潜入 6000 英尺深处捕食鱼类。在这些深邃而浑浊的水域中捕猎时,它们会发出短促、有力、超声波的回声定位咔哒声来寻找、追踪和捕获猎物。它们每秒可以发出高达 700 次咔哒声,这就像声纳一样,通过声音来定位物体

当鲸鱼潜入 3000 英尺深处时,它们的肺部会收缩以避免减压病。剩余的空气储存在头骨内的鼻腔中,这为鲸鱼产生回声定位的声音提供了少量但足够的气腔。

在进行回声定位时,它们会给鼻子里的空气加压,然后让空气通过一个叫做声唇的结构。这些声唇的振动方式与人类的声带类似,它们的加速会产生穿过头骨并向上到达头部前部的声波。齿鲸除了回声定位外,还会发出各种各样的声音进行复杂的社会交流。

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“这种空气经济性使其特别适合回声定位。在深潜时,所有空气都会被压缩到地表体积的一小部分,”丹麦奥尔堡大学的鲸鱼生物学家、该研究的合著者 Peter Madsen 在一份声明中说。“因此,声带颤音让鲸鱼能够获得地球上最丰富的食物来源:深海。”

信息图解释了齿鲸如何发声。图片来源:南丹麦大学 Mikkel Larris。

此前,科学家们认为齿鲸像其他哺乳动物一样用喉部发声,但大约在 20 世纪 80 年代末,人们发现它们实际上是用鼻子发声的。在这项研究中,研究团队使用了内窥镜来观察它们鼻腔内的状况,并发现齿鲸的鼻腔内已经进化出一种由空气驱动的发声系统。这项研究使用的技术耗费了近十年的时间才开发出来,包括拍摄声唇振动的过程。

“虽然声带颤音在人类中可能存在争议,并且可能被视为从烦人到权威等各种感受,但它无疑使齿鲸成为了进化的成功典范,”Elemans 说

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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