作为对天空的征服最为成功的一类脊椎动物,鸟类以其艳丽的羽毛、高超的飞行技艺以及庞大的种类,吸引着无数专业人士和爱好者对其进行观察和研究。而除此之外同样迷人的,还有鸟类那独特而婉转的鸣叫声。大多数鸟类,尤其是雀形目鸟类,能够发出复杂而多变的鸣叫声,这些鸣叫不仅造就了使人愉悦的花香鸟语,对于鸟类而言,更为重要的是在觅食、求偶、育雏等行为中起着极为重要的信息交流作用。
尽管人类也有着复杂的发音方式和美妙的歌喉,然而鸟类的鸣叫方式,与包括人类在内的其他脊椎动物有着很大的不同。对于人类来说,最为主要的发生器官是位于喉部的声带。人们在呼气时,气流流经声带造成其震动而发声。声带发出的声音经过喉部肌肉及口腔器官的调节,最终成为多变的人类语音。而对于鸟类来说,它们的主要发音部位并非在喉部,而是位置更靠下方的气管-支气管交界处。
在这里,环绕气管、支气管的环状软骨扩大,形成了一个较大的管状空腔,称为鸣管。
2016年年底,来自美国德克萨斯大学奥斯汀分校的茱莉亚·克拉克(Julia Clarke)团队,利用高分辨率X光成像技术对一具来自白垩纪末期的鸟类化石进行了更为精细的研究。他们欣喜地发现了埋藏在岩石中的气管-支气管组织,并利用计算机重构了迄今最为古老的鸟类鸣管结构,为人们研究鸟类生理结构和行为的演化提供了重要的参考依据。
通过对编号为MACN-PV 19.748的维加鸟头部化石的研究过程中,科学家们通过高分辨率X光断层扫描(CT)技术,在化石内发现了9件构成气管-支气管部位环状软骨的痕迹。通过计算机重构,科学家们建立了一个完整的维加鸟鸣管三维结构模型。他们发现,维加鸟在气管-支气管结合处已经发生了显著的扩大,且在支气管软骨间出现了较大空隙。
这些现象暗示这一部位已经不仅仅是简单的气管-支气管过渡区,而极有可能已经成为了能够发声的鸣管。
鸟类是一类小型兽脚类恐龙的后裔,那么,恐龙们(严格说来,应该是“非鸟恐龙”们)是否也具有鸣管、通过鸣管发声呢?科学家们同样重建了现生的、演化关系与鸟类最为接近的短吻鳄的气管结构。结果显示短吻鳄的气管-支气管交界处并不存在类似的扩大和缝隙结构,这意味着短吻鳄只能通过非鸟类四足动物中传统的声带来进行发声。在众多的恐龙化石中,迄今也尚未发现类似鸣管的结构。
所以,尽管这来自白垩纪的第一声鸟鸣可能并不那么婉转动听,但这声鸣叫,却唤开了鸟类演化史新世界的大门。6900万年后的今天,鸟类早已是世界上最成功的四足动物类群,10000多个物种,足迹遍布地球上每个角落。原本清一色的“公鸭嗓子”,也变得多姿多彩起来。