为啥大象能咆哮，而鲸鱼只能像老鼠那样吱吱叫？

大喊大叫的猴子、树袋熊、诺克斯喙鲸和威德尔海豹

我们会直觉地认为大型哺乳动物应该有低沉有力的声音，而小型哺乳动物应该有尖锐而纤细的声音。有羽毛尾巴的滑翔机是一种小型有袋动物，只有三茶匙糖重。正如你所想的，它只能吱吱声。

相反，在极端情况下，在非洲大平原上游弋的狮子会发出低沉而有力的咆哮，这可以有效地威慑竞争中的敌人。其他中等体型的哺乳动物，如塔斯马尼亚魔鬼，也有相应的中等音调的声音。

动物发声的频率与它们的体重密切相关，因为动物越大，它们的发声器官就越大。

这与管弦乐队的乐器原理相同:乐器越大，声音越低。你可以想象大号和短笛的区别。

然而，一些动物会说谎，例如嚎叫的猴子和树袋熊，它们的喉咙里有特殊的腔室，这使得它们发出不符合它们身体形状的低沉声音。对大多数陆生哺乳动物来说，它们的大小与它们的音调相对应。

水生哺乳动物违反了规则

然而，事情并不总是那么简单。我们的研究表明，水生哺乳动物发出的声音频率不同于我们的预测。他们的声音频率并不一一对应他们的体形。

海豚和齿鲸体型很大，但它们不会像老虎一样发出低沉的咆哮，它们会发出高频哨声和尖叫声。为了正确分析这一现象，我们做了一个比较:陆地上最大的哺乳动物是非洲象，重约4000公斤，声音频率高达8千赫；相比之下，诺克斯突吻鲸的重量是非洲象的两倍多，但它的哨声听起来像一只鸟，频率高达11千赫。

听听诺克斯的喙鲸的口哨声。哨声像鸟叫一样上下浮动，给人一种强烈的感觉。

打破身体形状和声音规则的动物不仅是拥有大身板的海豚和鲸鱼，还能发出高频声音。那些半水栖海豹在水下也会发出特殊而美妙的声音。

威德尔海豹的声音听起来一点也不像是来自它们的犬类亲戚，但听起来像是来自人们最喜欢的科幻电影。

尽管豹海豹可以长得像公牛一样大，但它们在水下唱歌时会发出类似蟋蟀的声音。让人们感到更奇怪的是，随着豹海豹的成长，它们的声音频率变得越来越高，而不是像大多数哺乳动物一样声音越来越低。

这有什么不同？

最近，我们开始研究大型海洋哺乳动物发出尖锐声音的原因。先前的研究表明，体重或动物生活的环境会影响动物的音高。

例如，在森林中，一旦你离开声源，极高的声音和极低的声音将很快消失。因此，森林中的鸟类发出的声音频带相对较窄，可以进一步传播。

同样，在海洋哺乳动物中，我们发现环境因素影响最大。

声音在水中比在空气中传播得快。同时，水中的声波减弱得更慢，损害也更小。这意味着，与空气中的情况相比，更高频率的声音可以在水中传播得更远，并且声音中的重要信息不会丢失。正是这种传输效率使水生哺乳动物能够使用高频声音。

然而，哺乳动物在水中发声也面临一些挑战。

如你所知，你不能在水中呼吸和发声。因此，水生和半水生哺乳动物具有适应水生环境的复杂呼吸系统。当它们发育时，它们循环空气:这导致体内的气体在肺部和上呼吸道器官中来回移动。这意味着它们可以一直在水中唱歌，即使它们不再浮在水面上吸收空气。

然而，水中的哺乳动物仍然面临第二个问题。

例如，当声波从一种声学介质传播到另一种声学介质时，声音通道中的声音从空气传播到水。传播和稀释后，大量的声音将消失。这被称为阻抗失配。

因此，水生哺乳动物喉部周围的脂肪组织具有与水相似的密度。高频声音是由呼吸器官(如喉咙)中的反向气流产生的，该气流最终将穿过喉咙周围的脂肪组织并进入附近的水域，这可以减少分散和稀释过程中的声音损失。

水生哺乳动物可以发出超高频声音，其中最广为人知的例子是，某些种类的海豚可以利用声波定位来导航和捕捉猎物。它们的头部有瓜状脂肪组织，通过它来传递声音和接收回声。这些组织的密度也与水相似，因此它可以非常有效地将超高频传输到水中或水中。

当这种陆生动物的身体形状仍然支配着它的声音频率时，水生环境中的声学特性表明大型水生动物不一定有低沉的声音。事实上，你更愿意听到河豚像老鼠一样吱吱叫的声音，而不是像狮子一样吼叫的声音。

蝌蚪工作人员编译自iflscience，译者李，转载必须授权。