各类动物非凡听力的秘密

各类动物非凡听力的秘密

首页模拟经营动物工坊更新时间:2024-05-10

作者: Alex Lopatka

编译:袁瑜

图片来源: Andrew Mercer,CC BY-SA 4.0

谷仓猫头鹰利用其非凡的听力进行狩猎。

在《今日物理学》一月刊中,声学生物学家梅根·麦肯纳(Megan McKenna)回顾了环境中不同的声源以及动物对它们的反应。无论是捕捉老鼠微弱的吱吱声,还是借助视觉线索来弥补周围嘈杂的环境来吸引配偶,动物已经适应了在声音环境中导航。

谷仓猫头鹰,夜行猎手,利用一套令人印象深刻的听觉能力捕捉猎物。他们的耳朵可以利用声音到达每只耳朵所需的时间差,来快速定位老鼠叫声的水平位置。人类和其他动物也使用该功能进行声源定位。但与大多数生物不同的是,谷仓猫头鹰和其他猫头鹰物种还有另一种声学器官:不对称放置的耳朵。耳朵位置的差异使谷仓猫头鹰能够确定声源的垂直位置。通过精确定位目标,猫头鹰通常可以在大约 10 到 15 分钟内在几平方公里的狩猎区域内捕获猎物,而且它们整晚都在这样做。

蜥蜴、两栖动物和鸟类,包括谷仓猫头鹰,都有内耳,里面有一层叫做基底乳头的膜。膜上的毛细胞将声波的机械运动转化为电信号,然后传送到大脑。生物学家发现,较长的基底乳头与对高频声音的反应能力有关。在鸟类中,仓鸮的基底乳头最长,频率上限约为 10 kHz;蜥蜴的极限是 4–8 kHz。

除了蜥蜴的长乳头外,壁虎还享有专门的频率选择性听觉。它们基底乳头的不同位置对不同频率的声音作出反应。这种适应性使壁虎成为唯一一种能进行听觉交流的夜行蜥蜴。雄性壁虎会发出一系列的咔哒声来建立领地或统治地位;雌猩猩和幼猩猩可能会发出短促的吱吱声来提醒其他个体注意紧张的环境。

图片来源: SathyabhamaDasBiju,CC BY-SA 3.0

跳舞的青蛙在嘈杂的栖息地踩水来吸引配偶。

无脊椎动物也进化出增强了没有耳朵的听觉机制。蚊子的触角充当接收器,当声波通过时会振动。附着在触角底部的一组称为约翰斯顿器官的细胞,包含数以千计的感觉神经元,可以探测到纳米大小的触角位移,并将其转换为电反应。研究人员发现,约翰斯顿器官中的机械感受器细胞通过放大特定频率的声音来提高蚊子的听力,这种适应与人耳中的听觉结构没有太大区别。

动物听到特定通信并对其作出反应的能力在嘈杂的环境中会降低。但是当这些情况出现时,动物确实有一些追索权。就像人们在拥挤的餐厅里说话更大声一样,其他动物也会采用这种技术,这就是著名的伦巴第效应。对帝企鹅的听觉分析表明,它们在有风的情况下会发出更大声和更频繁的叫声。

有时,环境的背景声变得太大,动物就无法利用听觉信号。来自交通、重型机械和其他来源的人类噪音污染会改变动物的听力,自然噪音也会改变,例如溪流湍急的水声。当噪音太大时,一些动物会通过肢体动作来展示自己。一些蛙类,如印度的跳舞蛙 ,会在空中伸出一条后腿,以在嘈杂的环境中吸引潜在伴侣的注意,这种做法被称为踩水。

上述示例仅代表动物声学适应的一小部分样本。要了解更多信息,可以阅读 McKenna 的文章。要听到(和看到)更多动物,尤其是鸟类,可以查阅康奈尔鸟类学实验室的麦考利线上图书馆。

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