如何讓恐龍再次開口

埃里克斯·萊利+張弨

古生物學家的新發(fā)現(xiàn)

2016年年末，得克薩斯大學奧斯汀分校的茱莉婭·克拉克領導的一個古生物學家團隊證實，他們在一種滅絕的南極維加鳥的遺骸中發(fā)現(xiàn)了一個最古老的被稱為“緒林克斯”鳥的咽喉化石。維加鳥滅絕于6600萬年前，曾與恐龍共同生活。緒林克斯鳥在當時分布并不廣泛，這表明在進化博弈中這種鳥的咽喉形成時間較晚——在其能夠飛行、連續(xù)呼吸和利用多彩羽毛吸引配偶之后。

緒林克斯鳥擁有堅韌的軟骨組織，此次發(fā)現(xiàn)的化石保存得非常完好?？死苏f：“我們很幸運。”但是標本仍然不足以識別此類鳥的鳴叫聲。鳥的發(fā)聲機制極其復雜，受多種因素影響，如覆蓋軟骨的褶皺和聲道其余部分的結構等。因此，研究團隊將這個化石與12種現(xiàn)存鳥類以及一種古代水禽進行了比較，以建立該生物聲學解剖結構的三維模型。結果表明，維加鳥可能發(fā)出類似鴨子或鵝的聲音?？死搜a充道：“無論其鳴叫聲是鴨子的嘎嘎聲還是鵝的喔喔聲，實際上我們目前尚未獲得該方面的數(shù)據(jù)。”

化石是無生命的，但又是有生命的，因為它不僅包括化石生物的形狀和結構，還記錄了它們的生活習性、活動方式和更微妙的生活痕跡。以古生物學的流行圖標恐龍為例?？铸埖淖阚E化石表明，它們群體活動，共同捕獵或者養(yǎng)育后代（未成年恐龍的腳印分布在母恐龍周圍）。保存在其毛囊中的色素細胞，讓我們一窺恐龍皮毛（黑色或紅棕色）的顏色，知道皮毛可以覆蓋鱗片或者羽毛。即使可怕的霸王龍也是毛茸茸的。通過堅硬的化石，在過去20年里，科學家對原始世界

中最難以捉摸和最有魅力的聲音景觀特征有了更加豐富的認知。

在維加鳥之前，被稱為副櫛龍的鴨嘴恐龍家族一直是古聲學研究的中心。它們是以嘴巴形狀命名的草食動物，但更為人所知的是其頭頂巨大的骨質冠飾，像一個鈍鈍的角。包括人類的大多數(shù)生物使用更柔軟的器官和薄膜進行發(fā)聲，這些器官和薄膜往往會分解而無法成為化石。而在這一方面，維加鳥是罕見的特例，因為沒有其他動物利用這么堅硬且容易形成化石的組織來發(fā)聲。

1931年，瑞典烏普薩拉大學的古生物學家卡爾·威曼發(fā)現(xiàn)了第一個被稱為“小號手”的副櫛龍的標本。它生活于7500萬年前，出土于在新墨西哥進行的一次考古挖掘。它的頭骨破碎，發(fā)生了扭曲，而且一側嚴重被腐蝕。目前只發(fā)現(xiàn)了五個小號手的頭骨。

聲音的產生源于其生理結構：物體產生更高或更低的聲音，這取決于物體運動時在空氣中震動的自然速率。基于化石裂開和分裂的位置，威曼判斷，當這個生物活著時，內部有一個空洞。冠飾包圍著一對管子，從鼻孔延伸到內部，然后循環(huán)回喉嚨。對威曼而言，冠飾看起來像一個“變號”，一個長長的彎曲的木管樂器。他認為空心管產生并放大聲音，讓恐龍的聲音傳得更遠，能夠穿越茂密的森林。

幾十年以來，化石沒有透露出更多的信息。有關冠飾的用途，其他科學家提出了很多古怪的建議：它是一個潛水通氣管，一個甩掉葉子的工具，一個擺脫多余熱量的散熱器，或一種增強該生物嗅覺的東西。20世紀80年代，約翰霍普金斯大學的大衛(wèi)·威顯穆佩建造塑料模型來展示恐龍的冠飾能夠發(fā)出強大的低音，但是，該方面需要進一步的證明。1995年8月17日，在新墨西哥的法明頓附近出土了第二個小號手副櫛龍頭骨，距離第一個小號手副櫛龍墓地僅數(shù)千米。這個頭骨保存得相當完美。

“你會聽到這些奇怪的轟隆聲”

當時的新墨西哥自然歷史和科學博物館的古生物學負責人湯姆· 威廉姆森是挖掘隊的成員，他決定驗證一下冠飾是否可以發(fā)出聲音。他將標本帶到當?shù)氐囊患裔t(yī)院，用CT掃描儀進行掃描成像。CT掃描儀是一個形狀像大甜甜圈的機器，物體通過中心孔時被X 射線掃描。在這里，機器以3毫米層厚掃描小號手副櫛龍的頭骨，然后將視覺層彼此疊加，形成該生物冠飾的三維圖像。

在計算機科學家卡爾·迪亞哥特的幫助下，威廉姆森模擬了小號手副櫛龍可能產生的聲音頻率。他們對幾個缺失部分（如鼻子和喉嚨的軟組織的位置和結構）進行推斷，最終將其定在頻率大約30赫茲的音符上。這段飽滿的低音處于人類聽力范圍的下限，而且因為恐龍氣管內部結構的復雜性出人意料地出現(xiàn)了一些強度峰值?！斑@些怪異的隆隆聲”，威廉姆森告訴我，“我聽到后感到后背發(fā)涼，毛骨悚然。”現(xiàn)在，科學家認為恐龍發(fā)出的這個聲音能幫助小號手副櫛龍構建復雜的社交群體，幫助恐龍辨別同類的其他成員并與之交流，可以辨別雄性和雌性。

動物叫聲不總是依賴咽喉或奢侈的頭飾。昆蟲可以摩擦發(fā)音，即它們將兩個身體部位進行摩擦而發(fā)出聲音。例如，蟋蟀一個翅膀基部處的鋸齒可以在另一翅膀的叩頭狀結構上摩擦。像用手指揉搓梳子一樣，微小的鋸齒一個接一個地彎曲并釋放；翅膀來回振動，發(fā)出一系列聲波。

2012年，中國古生物學家在內蒙古道虎溝村附近發(fā)現(xiàn)了一種古蟋蟀的翅膀化石，并復原了其鳴叫聲。它發(fā)出的聲音聽起來像哨音，音高從開始到結束一直上揚。英國林肯大學的專家費爾南多·蒙特雅特格雷·扎帕塔說：“這個小夜曲可能是對恐龍的呼喚。”他專門從事有關昆蟲聽覺和聲音的生物機械學研究。他以前的研究表明蟋蟀的牙齒線的長度與其唱歌的音調和聲調非常匹配。較大的鋸齒與低頻相關，而較小的鋸齒與產生較高頻率聲波（通常是超聲波）的動物相關。

昆蟲有自己的聲位，就像一個私人的無線電通道

蒙特雅特格雷·扎帕塔通過電子郵件發(fā)送的高分辨率圖像測量了中國蟋蟀的牙齒長度。每個牙齒長9.34毫米，這是雄性灌木蟋蟀的一個長器官。對比現(xiàn)代數(shù)據(jù)后，他發(fā)現(xiàn)這個長度與6.4千赫的聲音相關。這個頻率對人類的耳朵而言太高，但這幾乎是蟋蟀的最低頻率。并且，就像許多存活至今的物種一樣，它的鋸齒間的空隙隨著音銼長度的增大而逐漸增大，以確保一個翅膀覆蓋在另一個翅膀上以剪刀狀的方式加速摩擦時，“錘骨”是以恒定的速率打擊鋸齒。這種恒定速率

形成了一個“純色”音調，一種哨聲，而不是其他異常喧囂的蟋蟀發(fā)出的聲音。為了紀念這種音樂般的韻律，此物種被命名為“悅耳古鳴螽”。

悅耳古鳴螽“演唱”的歌曲蘊藏著諸多信息。6.4千赫是它鳴叫的唯一頻率，這表明這種昆蟲在一個充滿了物種聲頻的景觀中占有自己的聲位，像私人無線電通道一樣。大多數(shù)現(xiàn)存的悅耳古鳴螽的親戚以超聲模式唱歌，迅速摩擦它們的翅膀，以20千赫或更高的頻率交流，人類的耳朵根本無法聽到。蒙特雅特格雷·扎帕塔認為，雖然現(xiàn)在還搞不清楚它們?yōu)楹胃淖兦{，但至少有一個令人信服的解釋：更高音頻的聲音不會傳播得很遠，進而減少昆蟲被聽力敏銳的蝙蝠捕捉的

概率。

進化本身也會重新調整。正如物種隨著時間的推移生存、死亡和適應一樣，它們的聲音也是如此。和蟋蟀一樣，人類也是如此。

布朗大學人類學家和認知科學家菲利普·利伯曼和已故的耶魯大學解剖學家埃德蒙·克里林在1971年發(fā)表的一篇文章中指出，尼安德特人是人類的近親，他們的語音范圍與一個孩子相同。他們的觀點基于對三種頭骨（包括口腔、鼻子和喉嚨的內部）的比較研究：成年人的頭骨、兒童的頭骨和法國拉沙佩勒洞穴的尼安德特人的頭骨。利伯曼和克里林寫道：“我們可以得出結論，尼安德特人之所以被稱為人，是因為他們可以說話?！?/p>

然而，最近的遺傳證據(jù)表明，尼安德特人具有更為強大的發(fā)聲能力，甚至可能等同于現(xiàn)代人類。2007年，遺傳學家從西班牙西北部埃爾西德龍洞發(fā)現(xiàn)的兩個尼安德特人的骨骼中提取了DNA 樣本，發(fā)現(xiàn)了FOXP2基因的一個版本，這種基因在人類語言的發(fā)展過程中起著至關重要的作用。如果這個基因損壞，人類將不能說話。這就意味著，尼安德特人具備了現(xiàn)代語言的基本遺傳基礎。歐洲人1%到4%的基因組與尼安德特人相同，因此科學家認為智人與尼安德特人進行通婚，而非取代或殺死他們。

人類的喉嚨與尼安德特人幾乎沒有區(qū)別。說話時，這種被稱為舌骨的半圓形骨骼在移動喉和舌頭方面發(fā)揮著核心作用。澳大利亞新英格蘭大學的史蒂芬·柔說：“骨骼的內部幾何結構實際上反映了骨骼的使用方式。”他是2013年使用微CT掃描比較尼安德特人和人類舌骨團隊的一員。他告訴我：“骨骼是一種活的組織，它不斷被重新吸收或塑造，以應對通常被施加的力量?！本拖耋暗凝X梳或鴨嘴恐龍的共鳴室一樣，相似的結構有著相似的功能。

古生物學家不僅要了解遠古時代，更要感知其紋理與色彩，置身于全視野的氛圍中。所有的化石都激發(fā)著人們的想象力，而聲音傳遞著一個故事。每一個重建的聲音都承載著科學家的期望、懷舊和憂郁。我們應該聽聽它們的歌聲：這或許是我們最后的也是唯一的機會。