须鲸进化出了独特的喉部来进行交流但无法逃避人类的噪音

须鲸是地球上有史以来最大的动物，作为顶级掠食者，在海洋生态系统中发挥着至关重要的作用。为了进行远距离交流并找到彼此，须鲸很大程度上依赖于在的海洋中传播很远的声音的产生。

然而，自从 50 多年前首次发现鲸鱼歌曲以来，直到现在，人们仍不清楚须鲸如何发出复杂的声音。

著名杂志《自然》上的一项新研究 报告称，须鲸的喉部进化出独特的结构，使它们能够发出低频声音，但也限制了它们的交流范围。

这项研究由南丹麦大学生物学系的语音科学家 Coen Elemans 教授和奥地利维也纳大学行为和认知生物学系的 Tecumseh Fitch 教授领导。

“齿鲸和须鲸是从陆地哺乳动物进化而来的，它们的喉有两个功能：保护呼吸道和发声。然而，它们向水生生物的转变对喉部提出了新的严格要求，以防止在水下窒息”，Tecumseh Fitch 说。

研究表明，须鲸仍然可以用喉部发出声音，但它们已经进化出新的结构来做到这一点，这种结构只存在于须鲸身上。首先，人类喉部的微小软骨——称为杓状软骨——改变了我们声带的位置，在鲸鱼身上也发生了巨大的变化。

“杓状软骨变成了大而长的圆柱体，在基部融合，形成一个大的 U 形刚性结构，几乎延伸到整个喉部的长度，”埃莱曼斯说。

菲奇表示：“这可能是为了在爆炸性表面呼吸期间必须吸入和排出大量空气时保持呼吸道畅通。”

“我们发现这个 U 形结构推动了喉部内侧的一个大脂肪垫。当鲸鱼将空气从肺部推过这个垫子时，它开始振动，从而产生频率非常低的水下声音”，埃莱曼斯说。

尝试研究鲸鱼的生物学，特别是生理学是非常具有挑战性的。

该研究的合著者、南丹麦大学鲸鱼专家马格努斯·沃尔伯格表示：“尽管人类猎杀濒临灭绝的鲸鱼，但他们却很少努力了解它们的生理机能。”

“搁浅是了解这些神奇动物的独特而难得的机会，但即便如此，研究生理学也非常困难，因为组织腐烂得很快。众所周知，鲸鱼会在海滩上爆炸”，沃尔伯格补充道。

借助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。

“我们的实验首次展示了鲸鱼如何发出极低频的声音”，埃莱曼斯说。

为了了解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。

“我们的模型包括喉部及其肌肉的精确 3D 形状，这使得模拟如何通过肌肉调制来控制频率等成为可能，”罗切斯特学院机械工程系教授Qian Xu 和 Xudong Cheng 说道美国技术学院，该研究的合著者。

“我们的模型准确地预测了我们的实验结果，但我们也可以计算我们无法在实验室测量的声学特征，例如频率范围”，美国罗彻斯特理工学院博士后、论文合著者 Weili Jiang 说道。研究。

这些模型很好地预测了鲸鱼的自然发声。

然而，这些新发现的解剖学特征使鲸鱼能够在浩瀚的海洋中成功地进行交流，但也给许多须鲸带来了难以逾越的生理限制。

结合实验和模型，研究人员提供了第一个证据，证明须鲸在生理上无法逃避人为噪音，因为噪音掩盖了它们的声音，从而限制了它们的通讯范围。

“遗憾的是，我们预测的频率范围和最大通信深度为 100 米，与航运交通引起的人为噪声的主要频​​率范围和深度完全重叠”，Elemans 说。

“1970 年罗杰和凯蒂·佩恩首次录制的座头鲸歌声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，并激发了全球对海洋保护工作的兴趣。” 科恩·埃莱曼斯说。

“这些录音在当时具有非常重要的政治意义，以至于它们出现在航行者号太空任务中”，他继续说道。

佩恩号让人们意识到，在人类开始广泛使用螺旋桨船和持续运行的船载发电机之前，海洋是多么安静。这些是鲸鱼进化的海洋。

埃莱曼斯补充道：“与七十年代相比，我们的海洋现在充满了来自航道、钻探活动和枪的人为噪音。我们需要对此类噪音进行严格的监管，因为这些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，但它们实际上无法逃脱人类在海洋中发出的噪音。”

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