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秘密被揭开:鲸鱼如何唱歌而不溺水

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座头鲸(英国自然保护署 / Rebecca Walker)
座头鲸(英国自然保护署 / Rebecca Walker)
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须鲸,包括蓝鲸、灰鲸和座头鲸,可以在水下利用多种歌曲进行远距离交流,但直到现在研究人员才确定了它们喉部独特结构的进化,使得这种交流成为可能,而不会让呼吸空气的鲸鱼溺水。

鲸鱼之歌直到半个多世纪前才被去年去世的美国海洋生物学家罗杰·佩恩发现,但自那时起,人们很少开展研究来确定这种复杂的低频发声是如何产生的。

语音科学家 Coen Elemans 教授 南丹麦大学 以及奥地利的 Tecumseh Fitch 教授 维也纳大学 在刚刚发表的一项研究中解决了这个问题。 

须鲸和齿鲸的祖先是史前陆地哺乳动物,它们的喉部既能保护呼吸道,又能发出声音。当这些动物经历了漫长的过渡期,开始在水下生活时,它们的喉部必须进化,这样它们在发出声音时才不会窒息。

齿鲸的解决方案是进化出鼻腔发声器官,但须鲸的杓状软骨(类似人类用来改变声带位置的小软骨)却变成了长长的圆柱体。

这些喉管在基部融合,形成一个坚硬的 U 形结构,几乎延伸至喉部的长度。鲸鱼可以利用这个结构在水面呼吸时保持坚硬的开放气道。

座头鲸的喉部(Patricia Jaqueline Matic / 南丹麦大学)
座头鲸的喉部结构(Patricia Jaqueline Matic / 南丹麦大学)

U 形结构推动喉部内部的一个大型脂肪垫,鲸鱼将肺部的空气推过该脂肪垫,使其振动,从而产生鲸鱼歌声。

鲸鱼喉模型

须鲸有 14 种(须鲸),其上颌长有板状物而非牙齿。它们包括蓝鲸、弓头鲸、布氏鲸、长须鲸、灰鲸、座头鲸、两种小须鲸、大村鲸、四种露脊鲸和塞鲸。

在丹麦和 苏格兰海洋哺乳动物搁浅计划 网络,研究人员能够提取三头搁浅死亡的鲸鱼(塞鲸、小须鲸和座头鲸)的喉部。 

由于鲸鱼组织腐烂速度太快,必须迅速切除喉部。在实验室中,空气通过喉部模拟自然呼吸,科学家们成功制作出 3D 一台 模拟整个鲸鱼喉部及其肌肉。 

他们发现,调节肌肉会改变鲸鱼的叫声,并表示他们的模型能够准确预测自然的发声。 

然而,这项研究也有负面作用。实验与模型的结合首次证明了须鲸在生理上无法逃脱人类噪音污染的影响。 

最具破坏性的声音来自船舶螺旋桨、持续运转的发电机、钻井活动和地震枪。所有这些都会掩盖鲸鱼的声音并减少它们的通讯范围。 

该研究发表在 自然,得到了嘉士伯基金会、诺和诺德和奥地利科学基金的支持。

也可以参考: 小须鲸魔法, 蓝鲸回归, BDMLR 在奥克尼群岛救援小须鲸, 在奥本浅水区发现幼年座头鲸

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