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复原灭绝动物的叫声

考古生物学的发展,让我们得以一窥几亿年前灭绝的古生物是什么样的。原来,凶猛的暴龙是有毛的,生活在1.1亿年前的帝王鳄个头真不小,光头骨就有1.8米左右。莱茵耶克尔鲨竟然长得跟节肢动物一样。
现在,我们对这些远古生物的外形、生活习性已经十分了解,不过,你知道它们的叫声是什么样的吗?科学家们又是如何复原它们的声音的呢?这听起来好像很复杂,然而,声音实际上就是物体振动产生的声波,所以只要弄清楚了生物的发声器官,还原古老物种的声音也不是难事。
现在,就让我们跟着古生物学家,一起探索远古生物的声音听起来会是什么样。

维加鸟.jpg

 

像鸭子的维加鸟

在约1.86亿年前的中生代,南极洲生活着一种维加鸟。这种古老的鸟类,外形长得像一只巨大的鸭子或者雁,属于雁形目鸟类。维加鸟早在至少6600万年前就已经灭绝了,然而直到1992年,人们才发现它们的化石。不过根据这些化石无法知道古老的维加鸟是否也会发出复杂而多变的鸣叫声。
2016年底,来自美国德克萨斯大学的古生物学家,在南极洲发现了迄今为止最古老的鸣管化石,这个鸣管正好来自一只大约生活在6800万年前至6600万年前的维加鸟。鸣管是鸟类的发声器官,位于气管与支气管交界处。当气管内冲出的空气,引发鸣管内鸣膜鼓动后,就会形成鸟叫声。
不过,仅仅凭借鸣管,还不足以确定维加鸟的叫声,因为鸟类的发音系统很复杂,影响因素包括覆盖鸣管软管的组织褶皱,以及其他的声道结构,所以研究团队还将维加鸟的鸣管化石与12类活着的鸟类、一种古老的水禽化石作比较,随后重构了鸣管的三维结构解剖图。结果表明维加鸟的叫声可能听起来类似于鸭或鹅的鸣叫。

号子手副栉龙

在同时代的恐龙身上,并没有发现鸣管,这就说明当时的恐龙或许不会发出鸟类的鸣叫声。那么,这些庞大的动物又会怎么叫呢?
在电影里,恐龙出场时,总是伴随着“咚咚咚”巨大的脚步声,一声咆哮让人震颤。1993年的电影《侏罗纪公园》中标志性的霸王龙的叫声是用象和狗的叫声经过处理后合成的。现实生活中,恐龙可不会那样威武。
副栉龙生存于晚白垩纪(约7600万年-7300万年前)的北美洲,它们的嘴巴形状似鸭嘴,是鸭嘴龙家族的一员。然而,更引人注意的是它们头上那个往后方弯曲、修长的冠饰。这个冠饰有什么用呢?
很早以前,研究者们提出了许多奇葩的猜测,比如由于鸭嘴龙是潜水动物,冠饰应该是副栉龙的潜水呼吸器,或者冠饰是调节体温的散热器、物种内斗时的武器,等等。不过,最终另外一个猜测占主流——这是它们的发音器。
副栉龙的冠饰是中空的,内部有从鼻孔到冠饰末端,再绕回头后方直到喉咙的双管,样子就像一个变号(一种古双簧乐器)。在演奏时,演奏者把气吹进去,由变号内部的结构与空气振动,发出声音,副栉龙的发音原理也大致类似。
研究者扫描了小号手副栉龙(副栉龙的一种类型)的头骨化石,用电脑构建出了冠饰的三维图,然后推断出一些丢失的结构,如鼻子和喉咙的软组织。在计算机科学家的帮助下,最终模拟了小号手副栉龙的声音频率,结果表明小号手副栉龙冠饰发出的主要是约30赫兹的音频,人耳可听到的范围是20赫兹到2万赫兹,30赫兹是一个人类几乎快听不到的低音,不过复杂的鼻窦结构可控制声音的高峰与低峰,也许这些恐龙们能发出更响亮的声音。

叫声悦耳的古鸣螽

“咔嚓、咔嚓、咔嚓”,一阵节奏很快的虫鸣响起,这是灌丛蟋发出来的。灌丛蟋是直翅目蟋蟀科的小鸣虫,它们的鸣叫可不是靠鸣管或者奢华的头饰,而是用一种更简单的方式——摩擦翅膀。灌丛蟋的一个翅膀底部长着一排列齿,而另一个翅膀底部则有像琴拨一样的结构,当两者快速摩擦时,就像手指抚弄梳子一样,会造成翅膀振动发出声音。
不过,灌丛蟋的声响略微有点聒噪。相比之下,它们的祖先的鸣叫声可就悦耳多了。
2012年,中国古生物学家在内蒙古的一个村庄发现了一个古老的灌丛蟋翅膀化石,年代可以追溯到1.65亿年前的侏罗纪。一般灌丛蟋翅膀上的列齿的长度越长,声音频率约低,长度越短,声音频率越高。研究发现灌丛蟋古老的祖先的列齿长度非常长,每根长9.34毫米,当与59种现有灌丛蟋进行对比后,研究者计算出这种古老的灌丛蟋的音频约在6400赫兹左右,而且每次翅膀摩擦持续时间约16毫秒,非常匀称,所以史前灌丛蟋能发出悦耳、纯正、单频率的声音,为了纪念它们如此动听的鸣叫声,这个史前物种被命名为古鸣螽。
6400赫兹对于人类的耳朵来说,已经是高音了,但对于现在的灌丛蟋来说,这差不多是它们能发出的最低频率的声音。现在大多数古鸣螽近亲会用2万赫兹的超声波鸣叫,听起来非常刺耳。之所以音调变高,是因为高音传播不远,降低了被“耳尖”的猎捕者——蝙蝠发现的风险。

尼安德特人的发声跟人类很像

尼安德特人可以说是“史前明星人类”了,因为科学家们发现,现代人的抑郁、肥胖、吸烟等不良习惯,竟然都是因为现代人体内有尼安德特人基因的缘故。那么,这个在生物学上对现代人有重大影响的史前人类,说话声会是什么样的呢?
早前,人们普遍认为只有人类经过了大约十万年的进化之后才拥有了复杂的语言交流能力,尼安德特人只会发出简单的咕哝声,然而最近的遗传学证据可能要推翻这一结论。
2007年,遗传学家在尼安德特人的DNA中找到了FOXP2基因,这个基因是人类独有的基因,就算是与人类亲缘关系最近的黑猩猩也没有,它在人类语言的发展中起着至关重要的作用。如果FOXP2基因缺失,人们将没法说话。这就说明,那个时候的尼安德特人,已经有了构造语音的基本遗传物质。
此外,喉结是人类具备语言能力的解剖学基础,这种半圆形的骨头在人说话过程中上下移动时,直接影响声带松与紧的张力。长期以来,科学家们以为喉结这种独特的结构是人类特有的,其他动物虽然也有自己喉结,但只有人类的喉结所处的位置,正好能与喉咙、舌头一起运作,所以,只有人类才有复杂的言语能力。然而,最近,科学家发现尼安德特人竟然也有跟人类类似的喉结,而且运作方式也类似。
基本结构的相似,可能代表着功能的相似性,所以,研究者推测,这种史前人类或许已经有像现代人那样的发声方式。

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