须鲸进化出独特的喉部结构进行交流

须鲸是有史以来体型最大的一类动物，在海洋生态系统中起着至关重要的作用。在广阔的海洋环境中，为了跨越遥远的距离进行交流并找到彼此，须鲸在很大程度上依赖于海洋中声音的传播。最近，研究人员首次发现，须鲸的喉部进化出了新的结构，让它们能够发出美妙的鲸语和鲸歌。

自从50多年前首次发现鲸歌以来，人们一直不知道须鲸是如何发出复杂的声音。发表于《自然》一项新研究报告称，须鲸的喉部进化出了独特的结构，使它们能够发出低频的声音，但也限制了它们的交流范围。这项研究是由南丹麦大学生物系的声音科学家Coen Elemans 教授教授和奥地利维也纳大学行为和认知生物系的Tecumseh Fitch教授领导。

图：蓝鲸 图源：wikimedia commons/public domain

“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。然而，它们向水生生物的过渡时，喉咙必须满足新的严格要求，以防止在水下窒息，”研究人员说。

研究表明，须鲸仍然可以用喉部发声，但它们进化出了新的结构，并且这种结构只存在于须鲸身上。须鲸的类杓骨变成了又大又长的圆柱体，在基部融合，形成了一个巨大的U形刚性结构，几乎延伸到整个喉部的长度。

研究人员表示，“这可能是由于在海洋表面呼吸过程中，他们必须吸入和呼出大量空气时，保持气道畅通开放。我们发现这个U型结构推动着喉部内部的一个大脂肪垫。当鲸鱼把空气从肺部推过这个垫子时，它就开始振动，从而产生低频的水下声音。”

尝试研究鲸鱼的生物学，尤其是生理学知识是非常具有挑战性的。“鲸鱼搁浅是了解它们的难得机会，但即使这样，也很难对其生理学进行研究，因为组织腐烂得太快了。”

得益于丹麦和苏格兰海洋哺乳动物搁浅网络，研究人员可以快速取出塞鲸、小须鲸和座头鲸的喉部，以便在实验室进行仔细研究。为了了解其肌肉活动如何改变叫声，研究人员建立了整个鲸鱼喉部的计算模型。

“模型准确地预测了实验结果，也可以计算无法在实验室测量的声学特征，比如频率范围，”然而，这些新发现的解剖学特征使鲸鱼能够在广阔的海洋中成功地交流，也给许多须鲸带来了不可逾越的生理限制。

结合实验和模型，研究人员提供了首个证据，证明须鲸在生理上无法逃避人为的噪音。噪音掩盖了它们的声音，从而限制了它们的交流范围。

“令人遗憾的是，我们预测须鲸的发声频率范围和最大通信深度为100米，与航运交通造成的人为噪音的主要频率范围和深度完全重叠，”研究人员说。

1970年，生物学家凯蒂·佩恩（Katy Payne）和罗杰·佩恩（Roger Payne）首次录制座头鲸之歌，引起了人类的深刻共鸣，开启了海洋生物声学领域的蓬勃发展，并引发了全球对海洋保护工作的兴趣。

佩恩夫妇让人们意识到，在人类开始广泛使用螺旋桨船和持续运行的船上发电机之前，海洋是多么的安静，鲸鱼是在这样安静的海洋中进化的。

“与70年代相比，我们的海洋现在充满了来自航道、钻井活动和地震枪等的人为噪音。我们需要对这种噪音制定严格的规定，因为鲸鱼依赖声音进行交流。现在我们证明，尽管它们的生理机能令人惊叹，但它们确实无法逃脱人类在海洋中制造的噪音，这大大减少了它们的主动交流范围。” Coen Elemans 教授说。

编译：Sara 审核：LYJ

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