科學家終於解開馬嘶鳴之謎

哥本哈根大學的作者埃洛迪·普雷弗特說：“我們現在終於知道了馬是如何產生嘶鳴的兩個基本頻率的。” “過去，我們發現這兩種頻率對馬很重要，因為它們傳達了有關馬自身情緒的不同信息。現在我們有令人信服的證據表明它們也是通過不同的機制產生的。”

為什麼馬的聲音交流如此不尋常？

儘管馬與人類共同生活了 4000 多年，但關於它們如何透過聲音交流，科學家們仍有很多東西需要了解。在大多數大型哺乳動物中，預計會發出較低沉的聲音，因為喉部通常會隨著體型的增加而變大。較大的動物通常會發出較柔和的聲音。然而，馬並不完全遵循這種模式，因為它們的嘶鳴聲包含出乎意料的高頻率。

為了了解這是如何發生的，研究人員檢查了嘶鳴背後的物理過程。他們發現它涉及一種稱為「雙工」的罕見現象，這意味著單一呼叫包含兩個獨立的頻率分量，一個低，一個高。

馬如何產生高頻和低頻

嘶嘶聲的低頻部分來自於聲帶的振動，就像人唱歌或貓喵喵叫一樣。到目前為止，高頻成分的來源尚不清楚。為了解決這個問題，研究小組分析了馬的聲音解剖結構，審查了臨床數據，並進行了詳細的聲音研究。

「解決這個生物力學難題需要結合獸醫學和聲學物理學的方法，」哥本哈根大學的作者 Romain Lefebvre 說。

他們的發現顯示高頻成分是由喉哨產生的。這種機制的工作原理與人類口哨類似，只不過產生聲音的氣流在馬的喉部而不是嘴唇處變得湍流。已知大鼠和小鼠等小型囓齒動物會發出喉哨聲，但馬是第一個使用這種方法識別的大型哺乳動物。它們也是已知的唯一一種在振動聲帶的同時以這種方式吹口哨的動物。

氦氣實驗證實喉哨

為了確認高頻聲音的來源，研究人員在切除的喉上進行了實驗。他們讓從死馬身上取出的空氣通過喉部，然後在正常空氣和氦氣之間交換氣流。由於聲音在氦氣中傳播得更快，因此使用氦氣時哨聲頻率會變高，而聲帶振動產生的聲音則保持不變。

結果符合他們的預期。當氦氣流過喉部時，高頻成分的音調增加，但低頻成分保持不變。

「當我們第一次將氦氣吹入喉部時，頻率變化立即明顯，我們知道我們已經解決了這個難題，」維也納大學的作者 William Tecumseh Fitch 說。 “我們很興奮！”

馬雙聲的發展

這些結果說明了重疊音調或雙音實際上是如何產生的。研究人員認為，這種發聲能力可能是進化出來的，以便馬匹能夠同時傳達多個獨立的訊號。

他們還發現普氏野馬（一種與馴養馬密切相關的物種）發出包含雙聲的嘶鳴。相較之下，驢子和斑馬等遠親似乎缺乏高頻成分。這種差異表明，馬已經進化出了專門的聲音適應能力，使它們的叫聲比其他哺乳動物更廣泛、更複雜。

里昂/聖艾蒂安大學的作者 David Riby 表示：“了解雙音是如何以及為何進化的，是闡明哺乳動物聲音行為驚人的聲音多樣性起源的重要一步。”

這項工作得到了瑞士國家科學基金會、奧地利科學基金會和法國大學研究所的支持。