科学家揭示了雀形目鸟类鸣叫的构成要素

对超过 11 万 6000 段鸟鸣声的分析揭示，雀形目鸟类鸣叫的令人惊叹的多样性其实是由八种基本声学模态（如颤音、哨音与和弦音等）构成的。这些发现还表明，局部环境会在很大程度上塑造世界各地鸟类的交流方式。鸟鸣声是自然界中最复杂多样的声学交流形式之一。尽管鸟鸣长期以来一直是理解声音交流演化的经典模型，但其巨大的多样性使得人们难以构建一个统一的框架来解释其复杂性，以及阐明为何在不同的环境中会出现不同的声学模式。为解答这一问题，Quentin Bacquelé 和同事用大规模公众科学数据分析了来自 3160 种雀形目鸟类（该类群涵盖了所有鸟类物种中的六成以上）的逾 11 万 6000 段鸟鸣声。他们采用了一种能够捕捉鸟类鸣叫完整声学复杂性的新方法。Bacquelé 等人并非仅仅测量音高或频率等简单特征，而是考察了声音在时间和频率维度上的详细模式，从而使他们能够以前所未有的规模对各种鸟鸣声进行比较。

作者发现，大多数的鸟鸣声仅由八种基本声学模态构成，其中包括不同类型的颤音、哨音、和弦音以及更为无序的声学模式。平均而言，每种雀形目鸟类在其鸣叫声库中会使用这八种已被确认的声学模态中的约五种，且近三分之二的鸣叫声是将多种模态组合成更为复杂的发声形式。虽然大多数物种在其大部分鸣叫中主要依赖某种主导模态，但也有一些其他物种会使用更为均衡的模态组合，从而生成更高的发声多样性。此外，Bacquelé等人还发现，这些模态的地理分布反映的是环境对声音传播的限制与有效交流的生物学压力之间的平衡。结构简单的模态（如平直哨音）在热带雨林中更受青睐，因为那里茂密的植被会限制声音的传播。复杂的鸣叫模态（包括超快速颤音）则更常见于温带地区；因为那里的近距离交流和强烈的季节性性伴侣选择会更有利于包含丰富信息的鸣叫声。这些发现表明，这些基本的发声构建单元在雀形目鸟类的演化早期即已出现，并在此后被不断调适以适应局部的生态条件。Elodie Briefer 在一篇相关的《视角》中写道：“通过将大规模公众科学数据与基于模态的框架相结合，Bacquelé等人提供了迄今为止对雀形目鸣叫声演变的最全面的分析之一。除了能推进我们对鸟类交流方式的理解之外，他们所采用的方法还可用于研究其他生物类群中复杂声学系统的演变。”