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scimonth - PLOS ONE | 2014-12-16 | 人氣:3312

Bird Portrait

Flickr :  DeusXFlorida

अ  鳥類與哺乳類相異的一點便是外耳的有無。外耳是哺乳類的一項重要構造,協助哺乳動物辨別聲源在立體空間中的高低位置。但是詭異的地方來了,沒有外耳的鳥類居然也能做到同樣的事。最近德國慕尼黑工業大學(TUM)的一組研究團隊解開了其中奧秘,並鉅細靡遺的將研究結果發表於PLOS ONE上。

 

 

「春神來了怎知道?梅花黃鶯來報到~」

在春暖花開的日子裡,許多動物會開始尋求另外一半,雄性為了擄獲雌性歡心,會使出各自看家本領相互比拚,各種動物的遊戲規則都大相逕庭,部分鳥類藉著高聲歌唱來追求雌鳥,但雌鳥也必須得「聽聲辨位」,才能抱得如意郎君。

 

「有鑑於缺少外耳構造帶來的益處,長期以來大家普遍認為鳥類無法區分聲源高低。」TUM的動物學主任漢斯.A.施耐德介紹。「但實際上雌鳥卻能找到雄鳥,即便牠在雌鳥上方唱歌也毫無問題。」

 

問題來了:哺乳類利用外耳構造接收直接傳導過來、或受到反射、繞射過的聲波,並藉著這些資訊辨識聲源高度,但沒有外耳的鳥類怎麼辦到?

 

用「頭殼」解決問題

施耐德教授分別研究了烏鴉、鴨子與雞三種鳥類,並確認牠們的確能辨識來自不同仰角的聲音。而且看起來,鳥類的橢圓型頭部似乎能轉換聲音,並發揮出類似外耳的功能。

 

「我們對鳥類進行不同高度仰角的發聲測試,並且測量鳥兒耳膜的音量大小。」施耐德教授表示。靠近聲源的耳朵聽到的聲音,無論高度如何都會比較大聲,而另一側的耳朵則能藉由兩耳的音量差異,精確定位出聲源的高度。

 

音量差異辨別聲源位置

這一切都是鳥類特殊頭型所帶來的功效,聲波在某處撞到頭,反射、吸收或繞射聲波。研究人員發現到,頭部會將來自某個特定方向的聲音完全篩除,而其他聲音則藉由頭部傳遞到達另一側的耳朵。

 

鳥類腦部藉由兩耳間的聲音差異判別聲源高度(上或下)。「這便是鳥類得知聲音是從何處出現的辦法,而且這系統的精準度極高。他們紀錄發現最優秀的鳥類可辨識仰角-30度到+30度間的聲音。」

 

圖片來源: 論文圖片

聽覺與視覺搭配增進定位能力

為何鳥類會發展出這種辨識能力呢?主要在於配合牠們的雙眼!

多數鳥類的眼睛都長在頭部兩側,這使牠們幾乎擁有360度的視野,因此牠們演化出這種與優異視覺能力相匹配的聲音辨識能力,將這兩處感官所得的資訊完美結合,對躲避天敵尤其重要。

Silent death judge

倉鴞臉上的羽毛具有類似外耳功能的效果

Flickr : Eddy Van 3000

 

而像是倉鴞(ㄒㄧㄠ)這類的貓頭鷹則演化出完全不同的策略。貓頭鷹會在夜晚時出來狩獵,而且眼睛也與人類一樣長在前面。牠們的臉上環繞著羽毛,這些羽毛會處理聲音,並且發揮出類似外耳的功能。貓頭鷹接收迎面而來的聲音,比起施耐德教授研究的其他鳥類要來得優秀,而這也符合貓頭鷹的狩獵方式──在毫無光線時,藉著聽覺來追擊齧齒類動物。

 

鳥類所看到的影像能與聽到的聲音完美的搭配在一起──這是目前實驗初步證明的部分。「我們許多的最新發現都朝著證實一個假設的方向而去:視覺與聽覺的配合似乎是動物演化的一條重要原則。」施耐德教授最後作結。

 

原文網站 : ScienceDaily

論文連結

Hans A. Schnyder, Dieter Vanderelst, Sophia Bartenstein, Uwe Firzlaff, Harald Luksch. The Avian Head Induces Cues for Sound Localization in Elevation. PLoS ONE, 2014; 9 (11): e112178 DOI: 10.1371/journal.pone.0112178

編輯&翻譯:林建霖

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