每日科普|动物界也有“配音演员”

动物声音与体型大小有关
为了搞明白这个问题，我们必须先了解一下声音与什么有关？
人对于声音的感受，受到音色、音调、响度的影响。
音色是指发声体的声音品质，由发声体本身的特征决定，我们区分不同人的声音，主要就是靠音色；音调由发声体的振动频率决定，频率越高，音调越高，也就是我们常说的声音越“尖锐”；响度是耳朵对声音大小的主观感受，与发声体的振幅有关。振幅越大，响度越大，声音所蕴含的能量就越大，听起来就越响亮。

科学家们发现，动物叫声的音调与它们的体型大小有关。受到喉部和声道解剖结构，以及骨骼结构的限制，体型越大的动物，发声器官也越大，声音的频率越低，它们就会拥有低沉的轰鸣嗓门。而体型小的动物，一般发出的声音音调较高，嗓音也更尖锐一些。这种现象被科学家们称为“声异速生长”。

通过调整共振频率可改变声音
但是动物界似乎存在不少特例。一些动物发出的声音常常与它们的体型不符。比如说，一些身型庞大的鲸类并不会发出老虎那样低沉的咆哮，而是会发出高频率的呼啸声和吱吱声。最大的陆地哺乳动物非洲象重约4吨，叫声的最高频率为8000赫兹，而阿氏贝喙鲸的体型比非洲象大一倍多，叫声的频率却高达11000赫兹，如同鸟类。
这些动物声音与体型不符，它们是怎么做到的呢？这就涉及到声源滤波理论定义的两类声学特征：声带周期性开合频率（基频）和共振频率。
基频对应声道中声带的振动频率，声带的开启和闭合可称为振动，这一振动过程周而复始，会形成一串周期性脉冲气流送入声道；而共振频率则与动物声道的几何结构相关，例如人们讲话时，由于舌头和嘴唇的连续运动，使声道的形状改变，随机改变共振频率，使得我们可以发出不同的音。

一个系统的共振频率由系统的各个方面共同决定。比如吹笛子，我们通过手指改变空气柱的长度，从而改变了系统的共振频率，发出了不同的音高。而我们能读出不同单词，是依靠喉头、舌头等位置的改变，从而改变口腔内共鸣腔的结构，使共振频率发生改变。
所以说，发声器官大小只影响基频，而共振频率主要依靠口腔内舌头和喉头的结构。相比于声道，喉部受到周围骨骼结构的限制小，所以发声器官大小对共振频率的影响不大。在这个基础上，动物就有了共振频率的改变，进而改变叫声。
据了解，动物改变叫声有两种可能，一种是与它们口腔内部结构的改变有关，比如树袋熊和吼猴，它们的喉部都有特别的腔体，能发出低沉的吼声。还有一种可能是它们学会了通过改变舌头的位置，来改变声音。

伪装声音是一种生存智慧
很明显，并非所有的动物都能“顿悟”自己可以通过改变共振频率而改变自己的声音，从而发出与自己体型不符的声音。像鹦鹉一样，会模仿别人的声音，也不是那么容易的事情。
那什么样的动物会脱颖而出，成为比其它动物更善于控制叫声的“配音演员”呢？
为了寻找这个问题的答案，研究人员采集了164个哺乳动物的数据，对它们异速偏差和声音学习之间的关联性做了研究，并对这些哺乳动物是否有异速偏差、是否具有学习能力进行了统计。研究人员发现，许多动物都能找到办法让声音听起来比预期的“小”或“大”。例如有些动物会通过长出更大的发声器官来让声音低沉，从而达到被生存竞争对手误认为体型很大的目的。结果显示，那些声音与体型不相符的动物通常都擅长模仿其他声音。
那么，动物为什么要伪装自己的声音呢？
伪装声音这种能力或许有助于动物的生存，掌握了学习新声音的技能可能更受异性青睐。对于一些动物来说，好听的叫声无疑是吸引异性的工具。有研究表明，在特定物种中，改变声音与性选择具有一定的关联。例如，处于繁殖期的雄性鹦鹉会发出特殊的叫声来吸引异性。

此外，伪装声音可能还与生存相关。比如，通过声音骗过捕食者，使自己逃过一劫。研究表明，善于伪装，懂得模仿多种声音的个体也更容易存活下来。