我们终于知道须鲸是如何发出声音的

须鲸，包括如今的蓝鲸、座头鲸和长须鲸，都依靠声音在水世界生存。它们的歌声必须能够在浑浊的黑暗海洋中传播很远，这样它们才能找到自己的同类并迁徙数十万英里。在科学家研究鲸鱼歌声的 50 多年里，直到现在，人们仍不清楚须鲸使用什么物理结构来发出声音。2 月 21 日发表在《自然》杂志上的一项研究发现，须鲸的喉部进化出了独特的部分，可以发出复杂​​的发声。

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“鲸鱼绝对是令人惊奇的生物，它们是有史以来最大的动物。它们比最大的恐龙大得多，它们可以潜入深海，而且非常具有社会性，”这项研究的合著者、南丹麦大学的声音科学家科恩·埃勒曼斯告诉PopSci 。“因为在浩瀚的海洋中很难找到另一只动物，所以许多行为都是由声音引导的。因此，了解它们如何发出声音对于了解鲸鱼的生物学至关重要。”

齿鲸与须鲸

鲸鱼主要分为两大类：齿鲸（齿鲸纲）和须鲸（须鲸纲）。齿鲸包括虎鲸、抹香鲸、海豚和鼠海豚。这些物种中有许多都有可见的牙齿，它们用牙齿来咬碎猎物。

鲸须（或鲸骨）是一种由角蛋白组成的坚硬物质。它长在鲸鱼的上颌，呈板状，边缘像鬃毛一样。它的作用就像筛子一样，可以过滤掉它吃的小鱼或浮游动物。

“须鲸用喉部发声，齿鲸用鼻子发声，”埃勒曼斯解释道。“它们都使用与人类声带相同的振动组织机制，但结构完全不同。”

不断演进的新声音结构

在这项研究中，研究小组检查了三头搁浅的鲸鱼。每个样本来自不同的须鲸物种——塞鲸、小须鲸和座头鲸。搁浅在海滩上的鲸鱼可以为研究人员提供更近距离研究其解剖结构的机会。在提取每种鲸鱼的喉部后，研究小组在实验室中建立了整个鲸鱼喉部的计算模型。该模型包括喉部周围肌肉的精确 3D 形状，这使得模拟声音频率如何由肌肉运动控制成为可能。

他们发现，须鲸进化出利用喉部特定内部结构的振动来发出声音的能力，而齿鲸则没有这种能力。须鲸的这些特殊结构可以发出声音并循环空气，同时防止鲸吸入水。

虽然两种鲸鱼都能用喉部发出声音，但须鲸拥有独特的结构来做到这一点。它们使用一种叫做杓状软骨的软骨，这种软骨也存在于人类的喉部。杓状软骨会改变人类声带的位置。在须鲸中，它们看起来是位于 U 形刚性结构底部的大而长的圆柱体，而不是小软骨，该结构覆盖了整个喉部。这有助于在通过其庞大的身体移动大量空气时保持气道畅通，而不会窒息。

“齿鲸和须鲸是从陆地哺乳动物进化而来的，它们的喉部有两个功能：保护呼吸道和发声，”这项研究的合著者、奥地利维也纳大学的生物学家特库姆塞·菲奇在一份声明中说。“然而，它们向水生生物的转变对喉部提出了新的严格要求，以防止在水下窒息。”

调低音量

虽然这项研究首次展示了须鲸如何发出低频声音，但它们在数百万年的进化过程中磨练出的发声能力正因日益嘈杂的海洋而受到威胁。

“它们无法发出很深的声音，而且大多数物种无法发出高频声音，”埃勒曼斯说。“这限制了它们的交流范围。最重要的是，这些深度和频率与海洋中人类制造的噪音（如船只交通）重叠，因此鲸鱼无法通过唱高音等方式逃避这种噪音。”

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作者指出，1970 年首次录制座头鲸的歌声后，保护和政治活动蜂拥而至。罗杰和凯蒂·佩恩的专辑《座头鲸之歌》被认为非常重要，以至于其中的选段被收录在航海者 1 号飞船的唱片中，以便让任何可能发现飞船的外星人了解地球上的生活。自 20 世纪 70 年代以来，海洋变得越来越嘈杂，需要类似的保护工作来减少噪音。

“我们需要对此类噪音进行严格监管，因为这些鲸鱼依靠声音进行交流，”埃勒曼斯在一份声明中说道。“现在我们表明，尽管鲸鱼拥有惊人的生理结构，但它们实际上无法逃脱人类在海洋中制造的噪音。”