大汉身萝莉音——动物界的“声音骗子”
2020/7/16 7:00:00 科学大院
看动漫的同学们都知道，声优对于一部动漫作品十分重要，而声优演员大多拥有一人分饰多角的能力。许多声优演员能通过改变音色、声调等方式，模仿不同人的声音，男女声音互换也是不在话下，常常能“骗”得我们直呼：声优都是“怪物”。
(图片来源：https://tse4-mm.cn.bing.net/th/id/OIP.kY-BUNMYRFsqnB2_OEtm8wHaEo?pid=Api&rs=1)
事实上，不仅是人有改变声音的能力，动物中也有很多“声音骗子”。出于各种原因，它们常会发出与我们想象不同的声音。动物界中的“声音骗子”都有谁？它们又为何能发出各种超乎意料的声音？
动物的叫声通常符合体型
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，声音听起来就越响亮。
科学家们发现，动物叫声的音调与它们的体型大小相关。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“Acoustic allometry (声异速生长)”。
与体型不相称的叫声
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相当。例如，鲸鱼是地球上体型最大的动物，但它们的声音却是吱吱的叫声，像老鼠一样。小吉娃娃狗身躯娇小，它们的叫声却像罗威纳犬那样深沉。
(图片来源：维基百科)
不是说发声器官大小决定了声音频率么？这些动物声音与体型不相当，它们是怎么做到的呢？
(图片来源：修改自https://tse3-mm.cn.bing.net/th/id/OIP.pe5KNb7NpQNbK_Bss8y6OwAAAA?pid=Api&rs=1)
这里就不得不回过头唠叨一下声源滤波理论定义的两类声学特征，基频和共振频率:
基频对应声道中声带的振动频率，而共振频率是反映哺乳动物声道几何结构的特殊共振，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。
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，动物就有了改变共振频率，进而改变叫声，成为“声音骗子”的潜力。
那么，它们又是如何改变自己的叫声的呢？
前面讲了共振频率与共振系统有关，即口腔内的结构。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。
它们比我们想的更聪明
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相当的声音。像鹦鹉一样，会模仿别人的声音，也不是那么容易的事情。
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“声音骗子”呢？
为了寻找这个问题的答案，研究者Garcia和Ravignani对164个哺乳动物数据集中的异速偏差和声音学习之间关联性做了研究，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。结果显示，那些经常“假装”自己体型的动物通常是熟练的声音学习者，不会“假装”自己体型的动物也不会模仿声音。研究者推测：“不诚实的信号”策略可能是学习声音的第一步。
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，声调夸大与大体型雄性的性选择有关，狮子会用低沉轰鸣的吼声吓退竞争者。同时，也有研究发现，一些海豹会模仿成功繁殖个体的叫声。
伪装声音或者还与生存相关。比如，通过声音骗过捕食者，使自己逃过一劫。最终，善于伪装，懂得学习声音的个体也更容易存活下来。
“声音骗子”，其实也是一种生存的智慧。
参考文献:
Maxime Garcia & Andrea Ravignani (2020) "Acoustic allometry and vocal learning in mammals." Biology Letters, doi: http://dx.doi.org/10.1098/rsbl.2020.0081
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