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如何復原滅絕動物的叫聲?

考古生物學的發展,讓我們得以一窺幾億年前滅絕的古生物是什麼樣的。原來,兇猛的暴龍是有毛的,生活在1.1億年前的帝王鱷個頭真不小,光頭骨就有1.8米左右。萊茵耶克爾鯊竟然長得跟節肢動物一樣。

現在,我們對這些遠古生物的外形、生活習性已經十分了解,不過,你知道它們的叫聲是什麼樣的嗎?科學家們又是如何復原它們的聲音的呢?這聽起來好像很複雜,然而,聲音實際上就是物體振動產生的聲波,所以只要弄清楚了生物的發聲器官,還原古老物種的聲音也不是難事。

現在,就讓我們跟著古生物學家,一起探索遠古生物的聲音聽起來會是什麼樣。

如何復原滅絕動物的叫聲?

像鴨子的維加鳥

在約1.86億年前的中生代,南極洲生活著一種維加鳥。這種古老的鳥類,外形長得像一隻巨大的鴨子或者雁,屬於雁形目鳥類。維加鳥早在至少6600萬年前就已經滅絕了,然而直到1992年,人們才發現它們的化石。不過根據這些化石無法知道古老的維加鳥是否也會發出複雜而多變的鳴叫聲。

2016年底,來自美國德克薩斯大學的古生物學家,在南極洲發現了迄今為止最古老的鳴管化石,這個鳴管正好來自一隻大約生活在6800萬年前至6600萬年前的維加鳥。鳴管是鳥類的發聲器官,位於氣管與支氣管交界處。當氣管內衝出的空氣,引發鳴管內鳴膜鼓動後,就會形成鳥叫聲。

不過,僅僅憑藉鳴管,還不足以確定維加鳥的叫聲,因為鳥類的發音系統很複雜,影響因素包括覆蓋鳴管軟管的組織褶皺,以及其他的聲道結構,所以研究團隊還將維加鳥的鳴管化石與12類活著的鳥類、一種古老的水禽化石作比較,隨後重構了鳴管的三維結構解剖圖。結果表明維加鳥的叫聲可能聽起來類似於鴨或鵝的鳴叫。

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號子手副櫛龍

在同時代的恐龍身上,並沒有發現鳴管,這就說明當時的恐龍或許不會發出鳥類的鳴叫聲。那麼,這些龐大的動物又會怎麼叫呢?

在電影里,恐龍出場時,總是伴隨著「咚咚咚」巨大的腳步聲,一聲咆哮讓人震顫。1993年的電影《侏羅紀公園》中標誌性的霸王龍的叫聲是用象和狗的叫聲經過處理後合成的。現實生活中,恐龍可不會那樣威武。

副櫛龍生存於晚白堊紀(約7600萬年-7300萬年前)的北美洲,它們的嘴巴形狀似鴨嘴,是鴨嘴龍家族的一員。然而,更引人注意的是它們頭上那個往後方彎曲、修長的冠飾。這個冠飾有什麼用呢?

如何復原滅絕動物的叫聲?

很早以前,研究者們提出了許多奇葩的猜測,比如由於鴨嘴龍是潛水動物,冠飾應該是副櫛龍的潛水呼吸器,或者冠飾是調節體溫的散熱器、物種內鬥時的武器,等等。不過,最終另外一個猜測佔主流——這是它們的發音器。

副櫛龍的冠飾是中空的,內部有從鼻孔到冠飾末端,再繞回頭後方直到喉嚨的雙管,樣子就像一個變號(一種古雙簧樂器)。在演奏時,演奏者把氣吹進去,由變號內部的結構與空氣振動,發出聲音,副櫛龍的發音原理也大致類似。

研究者掃描了小號手副櫛龍(副櫛龍的一種類型)的頭骨化石,用電腦構建出了冠飾的三維圖,然後推斷出一些丟失的結構,如鼻子和喉嚨的軟組織。在計算機科學家的幫助下,最終模擬了小號手副櫛龍的聲音頻率,結果表明小號手副櫛龍冠飾發出的主要是約30赫茲的音頻,人耳可聽到的範圍是20赫茲到2萬赫茲,30赫茲是一個人類幾乎快聽不到的低音,不過複雜的鼻竇結構可控制聲音的高峰與低峰,也許這些恐龍們能發出更響亮的聲音。

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叫聲悅耳的古鳴螽

「咔嚓、咔嚓、咔嚓」,一陣節奏很快的蟲鳴響起,這是灌叢蟋發出來的。灌叢蟋是直翅目蟋蟀科的小鳴蟲,它們的鳴叫可不是靠鳴管或者奢華的頭飾,而是用一種更簡單的方式——摩擦翅膀。灌叢蟋的一個翅膀底部長著一排列齒,而另一個翅膀底部則有像琴撥一樣的結構,當兩者快速摩擦時,就像手指撫弄梳子一樣,會造成翅膀振動發出聲音。

不過,灌叢蟋的聲響略微有點聒噪。相比之下,它們的祖先的鳴叫聲可就悅耳多了。

2012年,中國古生物學家在內蒙古的一個村莊發現了一個古老的灌叢蟋翅膀化石,年代可以追溯到1.65億年前的侏羅紀。一般灌叢蟋翅膀上的列齒的長度越長,聲音頻率約低,長度越短,聲音頻率越高。研究發現灌叢蟋古老的祖先的列齒長度非常長,每根長9.34毫米,當與59種現有灌叢蟋進行對比後,研究者計算出這種古老的灌叢蟋的音頻約在6400赫茲左右,而且每次翅膀摩擦持續時間約16毫秒,非常勻稱,所以史前灌叢蟋能發出悅耳、純正、單頻率的聲音,為了紀念它們如此動聽的鳴叫聲,這個史前物種被命名為古鳴螽。

6400赫茲對於人類的耳朵來說,已經是高音了,但對於現在的灌叢蟋來說,這差不多是它們能發出的最低頻率的聲音。現在大多數古鳴螽近親會用2萬赫茲的超聲波鳴叫,聽起來非常刺耳。之所以音調變高,是因為高音傳播不遠,降低了被「耳尖」的獵捕者——蝙蝠發現的風險。

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尼安德特人的發聲跟人類很像

尼安德特人可以說是「史前明星人類」了,因為科學家們發現,現代人的抑鬱、肥胖、吸煙等不良習慣,竟然都是因為現代人體內有尼安德特人基因的緣故。那麼,這個在生物學上對現代人有重大影響的史前人類,說話聲會是什麼樣的呢?

早前,人們普遍認為只有人類經過了大約十萬年的進化之後才擁有了複雜的語言交流能力,尼安德特人只會發出簡單的咕噥聲,然而最近的遺傳學證據可能要推翻這一結論。

2007年,遺傳學家在尼安德特人的DNA中找到了FOXP2基因,這個基因是人類獨有的基因,就算是與人類親緣關係最近的黑猩猩也沒有,它在人類語言的發展中起著至關重要的作用。如果FOXP2基因缺失,人們將沒法說話。這就說明,那個時候的尼安德特人,已經有了構造語音的基本遺傳物質。

此外,喉結是人類具備語言能力的解剖學基礎,這種半圓形的骨頭在人說話過程中上下移動時,直接影響聲帶松與緊的張力。長期以來,科學家們以為喉結這種獨特的結構是人類特有的,其他動物雖然也有自己喉結,但只有人類的喉結所處的位置,正好能與喉嚨、舌頭一起運作,所以,只有人類才有複雜的言語能力。然而,最近,科學家發現尼安德特人竟然也有跟人類類似的喉結,而且運作方式也類似。

基本結構的相似,可能代表著功能的相似性,所以,研究者推測,這種史前人類或許已經有像現代人那樣的發聲方式。


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