鸟类的身体里藏着一个独一无二的大“音箱”

作者:狗格格/编译来源:MG娱乐城五线谱发布时间:2018-09-27

鸟类有我们没有的鸣管。

鸟类的身体里藏着一个独一无二的大“音箱”

上图是扬子鳄(左)和鸭子(右)气管内软骨结构的3D模型,红色和黄色是鸣管肌,粉红色是声带。图: Evan Kingsley,Chad Eliason

鸟都是用心在唱歌。它们的鸣叫声是从一种叫鸣管的鸟类独有的发声器官发出的,就位于它们的胸腔中。而其它动物都是用喉咙发的声,无论它是哺乳动物还是爬行动物,但科学家们并不确定鸟类的鸣管是如何进化而来的。

研究人员之一、来自芝加哥菲尔德自然史博物馆的Chad Eliason表示:“在这项研究中,当我们转身观察其它动物的气管时,发现了意料之外的与鸣管之间的相似之处。”

哺乳动物、鸟类和爬行动物都有气管,即一根把鼻子和嘴连到肺部的管子。我们也都有喉咙,即气管顶部一个中空的肌肉器官,它能帮空气进入肺部,并防止食物掉进气道里。在哺乳动物和爬行动物中,当空气从肺部经气管呼出时,喉咙由于受气流的不断冲击引起振动而发声。但鸟类的喉咙只能用来呼吸和吃东西,它们的声音反而是来自于气管的底部,即气管分支进入肺部的地方。而这个软骨结构的关节就是鸣管。

Eliason说:“麻雀的鸣管是一小块软骨,直径大约只有8毫米,差不多是一根意大利面的四倍厚。它会让气道更结实,当空气穿过时便会发出鸟鸣的声音。”

因为鸟又有鸣管又有喉咙,因此目前尚不明确那两者之间在声音的传递和衔接上是如何操作的。Eliason表示:“和鸟类最亲的鳄鱼也是用喉咙发声,那鸟的祖先是怎么就变成了用鸣管发声的呢?因为我们没有与鸣管有关的恐龙化石来研究,所以我们就先看看现在还活着的其它动物的发声机制。”

Eliason和来自哈佛医学院的Evan Kingsley一起检查了一组动物的气管。猫、老鼠和鳄鱼的气管底部都有一个环状软骨,叫气管隆突,和鸣管一样为主气管分叉到肺部提供了结构上的支撑。“说不定鸣管也是气管的副产品,”Eliason说道。

鸣管和气管隆突的存在在科学界内并不新鲜,但这项研究打开了一个新视角。该研究的主要作者、来自德克萨斯大学的Julia Clarke教授表示:“加深对这些结构如何相互关联的理解,有助于我们理解鸣管的进化过程。”

这项研究还进一步揭示了鸟类发声机制的进化史。研究人员认为,主要有两种可能性。

假设A:已经灭绝了的鸟类祖先最开始也是用喉咙发出声音,但接着它们失去了这项能力,而且还经历了一段不能唱歌的时期,最后才恢复声音,但发声部位已经变成了鸣管

假设B:鸟祖先一开始是用喉咙发出声音,然后逐渐进化出了鸣管,这时鸣管和喉咙都能发出声音,最后鸟类抛弃了喉咙只留下了鸣管作为发声部位。除此之外,“还有一种假设是,鸟类祖先和它们当时的恐龙近亲都处在一种无法发出任何声音的安静状态下。但从恐龙头骨来看,没道理说它们能听到但却发不出任何声音来交流。”

Kingsley希望这项新研究对所有与新特征进化相关的研究有所帮助。Eliason还注意到鸣管的进化和鸟鸣声的演变有着密不可分的关系。“鸟叫声是它们交流、警告的工具,全世界的鸟超过一万种,每种鸟都有各种不同的叫声。鸣管在这之中起到的作用有待我们进一步去了解。”


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