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新知问答|吼!!!恐龙叫声科学家是怎么推测出来的

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在电影或纪录片中,你会听到恐龙发出各种不同的声音,如尖细的鸣叫、低沉的吼声。但是,我们真的不知道恐龙能够发出什么样的声音。

脊椎动物发声通常需要软组织,比如我们人类的声带。然而软组织却很难保存为化石,想要知道恐龙如何发声十分困难。

目前,古生物学家常用恐龙的后裔鸟类和恐龙的近亲鳄类进行对比研究。

鸟类的鸣声来自鸣管,位于喉部下方的气管-支气管交界处。鸣管中的两个支气管内壁上各有一鸣膜,通过鸣膜震动出声。两处鸣膜可以不同的频率振动,这让鸟类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)生活于现在南极的维加鸟的发声器官。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-支气管结合处已经发生了显著的扩大,极有可能形成了能够发声的鸣管。通过与现生鸟类比较后,认为其叫声可能与鸭类或雁类相似。这是目前为止发现最早的鸟类发声证据,而在恐龙中还未发现过类似的化石。

维加鸟的发声鸣管,证明在白垩纪就已经有鸟儿的鸣唱。 图/ Julia A. Clarke

鳄类的发声器官则与鸟类完全不同。现生的鳄类没有鸣管,与一般的四足动物一样利用喉咙的声带发声。由此推测,它们生活在恐龙时代的祖先也应该用同一种发声方式。

那么,恐龙的发声方式究竟类似于鳄还是鸟呢?从化石上,古生物学家无法给出答案。

尽管如此,鳄类和鸟类还是有一些类似的发声行为。例如有些鳄和鸟在蛋中孵化时,会利用声音跟其他个体交流,以便在差不多同一时间破壳而出。鳄还利用声音与母亲传递信息,鳄鱼妈妈听到蛋中的小鳄鱼发出声音时,就会回到巢边,清除巢上面的土,并守护在一旁等待小鳄鱼孵化。有人推测,恐龙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盖住。

窃蛋龙和它的蛋。有些恐龙亲自孵蛋,也有些恐龙用阳光或者植物发酵的热量给蛋保温。图/EvaK/wikipedia

虽然我们尚未找到恐龙发声的直接证据,但是从一些骨骼结构中可以得到一些间接信息。最为著名的是鸭嘴龙科中的赖氏龙亚科,赖氏龙类头上有各种形状的冠饰,其中比较著名的成员有副栉龙、亚冠龙和盔龙等。

对于副栉龙的冠饰,科学家提出过不少理论。早年认为副栉龙可能是两栖动物,因此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。现在普遍认为鸭嘴龙为陆生动物,上述假设基本被否定了。近些年,科学家从比较解剖学入手寻找相关证据,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,显示赖氏龙真正的鼻腔主要不在其巨大高耸的冠饰内。种间巨大的冠饰形态差异,暗示冠饰可能作为共鸣器,能够发出不同的声音在种内进行交流。赖氏龙类的内耳结构也显示其听力侧重于低频声音,与冠饰共鸣所产生声音频率相符。赖氏龙的大脑也比其他非鸭嘴龙类的大型恐龙的要大一些,这也暗示它们可能有能力进行一些与冠饰相关的社交活动。

在成体副栉龙身上,你可以看到从头部向后延伸的巨大冠饰,这是副栉龙的最大特征。冠饰的内部是空心的,当呼吸的气流通过其中时,据说能产生类似铜管乐器长号的低音。有一种观点认为,副栉龙能使用声音作为种群内部交流的手段。 图/Canadian Museum of Nature

但仅仅从骨骼上,还无法知道它们能发出怎么样的声音。因为恐龙活着的时候,即使利用冠饰进行发声,也需要骨骼表面的软组织一起参与。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,结果显示其声音与鸟类的声音类似。

2013年,科学家对一具幼体副栉龙开展了研究,发现它有与成体相比非常小的中空冠饰。对其声学特征的分析表明,它的声音频率比成年者更高。也就是说,随着年龄的增长,副栉龙的声音也会有所变化。

这具副栉龙幼体标本2009年发现于美国犹他州,被研究者昵称为“乔”(Joe)。只在额头位置有微弱的突起,其年龄估计还不到一岁,体长约为2.5米。 图/Farke et al.

随着保存完好的化石不断发现和新技术新方法的不断应用,我们对于恐龙声音的认识已有了很大进步。但从总体上来看,目前还是知之甚少。不过有一点是可以确定的,那就是电影或纪录片中恐龙的吼叫,都是利用现生动物的声音合成的。

撰文/郑文杰

选自《科学世界》2018年4期“恐龙研究新视角”

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