科学家是怎么推测出恐龙叫声的?

2019-06-14 08:49
家人 2019年1期
关键词:古生物学家化石恐龙

在有关恐龙的电影或纪录片中,我们往往可以听到它们发出各种不同的声音,有时是尖细的鸣叫,有时又是低沉有力的吼声。但是,导演们真的知道恐龙能够发出十么样的声音吗?现代科学研究成果表明,脊椎动物发声通常需要依靠软组织,比如我们人类的声带就是实现这个功能的软组织。然而软组织很难作为化石保存下来,因此想要知道恐龙如何发声是一件十分困难的事,那电影中的恐龙叫声仅仅只是人们的想象吗?

事实上,古生物学家在复原恐龙的叫声时,常用恐龙的后裔“鸟类”,以及恐龙的近亲“鳄类”进行于对比研究。

鸟类的鸣叫声来自于鸣管,位于喉部下方的“气管—支气管”部位结合处,鸣管中的两个支气管内壁上各有一鸣膜,鸣膜振动就能发出声音;两处鸣膜通过以不同的频率振动,鸟类就能够同时发出两种不同的声音。2016年,古生物学家发现了白垩纪末期(距今约6900万年)生活于现在南极地区的维加鸟(Vegavis)的发声器官。通过高分辨计算机断层成像(CT)扫描后进行的数字三维重建,科学家发现维加鸟在“气管一支气管”结合处已经发生了显著地扩大,维加鸟极有可能在那个时候就已经形成了能够发声的鸣管。在通过与现生鸟类比较后,科学家认为维加鸟的叫声可能与鸭类或雁类相似,这也是目前为止发现的最早的鸟类发声证据。遗憾的是,在恐龙化石中还未发现过类似的软组织化石。

随着保存完好的化石不断被发现和新科研技术的不断升级应用,人类对于恐龙声音的认识已有了很大进步。

鳄类的发声器官则与鸟类完全不同。现生的鳄类没有鸣管,而是与常见的四足动物一样,利用位于喉部的声带发声。研究人员由此推测,它们生活在恐龙时代的祖先应该也是利用“声带”进行发声。

那么,恐龙的发声方式究竟类似于鸟类还是鳄类呢?从现有的化石上,古生物学家还无法给出准确答案。

但尽管鸟类和鳄类的发声器官不同,它们依旧存在一些类似的发声行为。例如有些鳄和鸟在蛋中孵化时,会利用声音和其他个体进行交流,以便在差不多相同的时间破壳而出。鳄类甚至还会利用声音向母亲传递信息:鳄鱼妈妈听到蛋中的小鳄鱼发出即将破壳的声音时,就会回到巢边,清除覆盖在巢上的土,并守护在一旁等待小鳄鱼孵化。有科学家推测,恐龙幼崽也会利用声音在出壳前进行交流,因为很多恐龙下蛋时同样会用土或其他东西将蛋窝掩盖遮蔽起来。

虽然科学家尚未找到恐龙如何发声的直接证据,但在他们的努力下,从一些骨骼结构中得到了间接信息。其中,最为著名的就是鸭嘴龙科中的赖氏龙亚科(Lambeosaurinae),赖氏龙类头上有各种形状的冠饰,如比较著名的成员副栉龙(Parasaurolophus)、亚冠龙(Hypacrosaurus)和盔龙(Corythosaurus)。

对于副栉龙的冠饰,科学家曾提出过不少理论猜想。早年,业界普遍认为副栉龙可能是两栖动物,猜测冠饰可以作为潜水呼吸器使用,或是当作空气的存储器以便在水中活动更长时间。现在,科学家则普遍认为鸭嘴龙为陆生动物,基本否定了上述假设,又从比较解剖学人手,重新开始寻找相关证据,对冠饰的功能展开了多项研究。

研究人员利用CT扫描,对赖氏龙的内部结构进行三维重建,结果显示赖氏龙真正的鼻腔主要部分不在其巨大高耸的冠饰内,这个部位应当没有承担太多嗅觉功能。而不同种间巨大的冠饰形态差异,似乎在暗示着冠饰可能是作为共鸣器进行使用,它们能够发出不同的声音在种内进行交流。这一猜想得到了赖氏:龙类内耳结构的支持,它们的内耳结构显示其听力侧重于低频声音,与冠饰共鸣所产生的声音频率相符。此外,赖氏龙的大脑也比其他非鸭嘴龙类的大型!恐龙更大一些,这也表明它们可能有能力依靠冠饰开展一些社交活动。

在成体副栉龙身上,我们可以看到从头部向后延伸的巨大冠饰,这是它们的最大特征。副栉龙冠饰的内部是空心结构,当呼吸产生的气流通过其中时,能产生类似于长号的低音。因此,科学界有一种观点认为,副栉龙能使用这种声音作为种群内部交流的手段。

但仅仅从骨骼上,我们并不能知道它们可以发出怎么样的声音。因为恐龙活着的时候,即使会利用冠饰进行发声,也需要骨骼表面的软组织一起参与。于是,古生物学家与计算机科学家一起用电脑进行模拟,在三维重建骨骼内部结构的基础上附上了软组织。这项模拟结果显示,恐龙的声音与鸟类的声音类似。

2013年,科学家又对一具幼体副栉龙进行了研究,这具副栉龙幼体标本在2009年被发现于美国犹他州,被研究者呢称为“乔”(Joe),它只在額头位置有微弱的突起冠饰,体长约为2.5米,年龄估计还不到一岁。研究发现,它与成体相比,有着非常小的中空冠饰。对其声学特征的分析表明,它的声音频率比成年体更高,也就是说随着年龄的增长,副栉龙的声音也会有所变化。

随着保存完好的化石不断被发现和新科研技术的不断升级应用,人类对于恐龙声音的认识已有了很大进步;但从总体上来看,目前我们对这个领域还是知之甚少。不过有一点是可以确定的是,电影或纪录片中恐龙的吼叫,都是利用已有的科研成果,对现生动物的声音进行合成而产生的,并不一定是恐龙真实的叫声。

——摘自《科学世界》

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