图片:Rich Penney,桑迪亚国家实验室
一群 有着奇异角状头冠的副栉龙在白垩纪新墨西哥州的沼泽边吃草。 |
点击此处下载副栉龙的叫声链接。 |
现在是7500万年前,你身处今天的新墨西哥州圣胡安盆地的某个地方。在雾气弥漫的沼泽边缘,一群恐龙正在啃食附近植物的叶子。成年恐龙身长近25英尺,长着类似鸭嘴的奇怪嘴巴。更奇怪的是,巨大的角状头冠从它们的头顶升起。体型最大的恐龙突然停止进食,看向你的方向。它抬起头冠,深吸一口气,突然,一声低沉的隆隆警告声震动了大地。
你刚刚听到的怪异声音(如果你的浏览器支持RealAudio)并非好莱坞音响工程师为了侏罗纪公园配乐而随意猜测的蜥蜴类动物的吼叫声。相反,它可能非常接近于重现副栉龙(PAIR-uh-SOAR-uh-LOW-fuss)恐龙的真实声音。
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桑迪亚国家实验室和新墨西哥州自然历史科学博物馆(位于阿尔伯克基)的科学家们通过分析副栉龙化石头骨的计算机断层扫描 (CT) 图像,并在强大的计算机上模拟空气像乐器一样吹过其内部通道和腔体时会产生的声音,从而制作出了这种低频声音。
图片:Randy Montoya,桑迪亚国家实验室
数字古生物学家桑迪亚的Carl Diegert(左)和新墨西哥州自然历史科学博物馆的Thomas E. Williamson模拟“长号恐龙”的叫声。 |
副栉龙是鸭嘴龙类恐龙的一个成员,鸭嘴龙类是大型植食性恐龙,生活在晚白垩世(距今1亿至6500万年前)。一些鸭嘴龙类,如副栉龙,头部有大型空心头冠,被称为赖氏龙亚科。使这项模拟成为可能的化石是1995年8月由新墨西哥州自然历史科学博物馆古生物学馆馆长Thomas E. Williamson领导的一个团队发现的。这块4.5英尺长的头骨是迄今为止发现的仅有的五块头骨之一,也是最完整的一块,仅缺少眼睛下方的部分;骨质头冠保存得非常完好(参见侧边栏)。
副栉龙头冠的确切功能长期以来一直是古生物学家们困惑的难题。一些人认为,这种特征有助于恐龙相互识别,或者像孔雀的羽毛一样在交配期间展示。头冠上布满了与动物呼吸系统相连的长通道,这一事实也向研究人员暗示,它可以作为“散热器”来散发多余的热量。其他人则推测,头冠是声学共鸣器,能够产生独特的声音。后一种想法和头冠的独特形状使研究人员给副栉龙起了个绰号——“长号恐龙”。
约翰·霍普金斯大学的David Weishampel首先分析了副栉龙潜在的发声能力。他构建了简单的塑料头冠模型,以证明它们可以放大低频声音。但Williamson寻求进一步的证据,因此他转向了附近桑迪亚国家实验室的计算机科学家Carl Diegert。Diegert所在的团队创建复杂的三维计算机模型,用于模拟无法进行真实世界测试的问题。
Diegert和Williamson获得了CT扫描图像,该图像产生了化石头骨和头冠的350个横截面,间隔为三毫米。图像显示,头冠的内部结构比任何人想象的都要复杂。“不仅管道比以前的研究中描述的简单长号状环路要多,而且头冠内部还有新的腔室,”Williamson说。
接下来,数字化的横截面被用于重建头冠的未失真模型(参见侧边栏),将最初是骨骼的材料与填充化石腔体的砂岩和粘土分离。一旦科学家们确定了气道的大小和形状,他们就能够计算出恐龙发出的声波的自然频率。“像恐龙头冠这样非常复杂的形状需要大量的数字才能在计算机中描述,”Diegert观察到。“只是最近计算机才变得足够强大,能够实现这一点。”
然后,计算机被指示模拟空气吹过头冠。由此产生的声音可能相当接近于恐龙头冠可能产生的声音。但这很难确定。研究人员确实不得不重建一些缺失的恐龙部分,例如喙和鼻孔,以及未化石化的头部和喉咙软组织——所有这些都可能改变了整体音质。此外,尚不清楚副栉龙是否拥有声带,因此研究人员模拟了声音通过声带和未通过声带的情况。
总而言之,当副栉龙的叫声从扬声器中隆隆响起时,他们并没有失望。正如预测的那样,这位史前男低音具有丰富的颤音,并且可以改变音调。数字古生物学家认为,副栉龙可能拥有足够独特的声音,以将其与其他个体区分开来。“这种声音可能有点像鸟叫,而且认为它们会用某种歌曲来互相呼唤可能并非不合理,”Diegert说。“恐龙耳朵中大骨骼的化石记录与人类耳朵中相应的骨骼相比,表明它们能够听到比人类更低的频率。”
新数据推进了桑迪亚的模拟技术,并为恐龙的生活提供了重要的线索。“这可能支持一些证据线索,表明鸭嘴龙类恐龙能够进行相当复杂的社会行为,”Williamson说。此外,这种高科技计算机模拟很可能发现超出纯科学范围的其他用途。副栉龙的琶音已获得版权,据说电影制作人对许可证感兴趣。
因此,当下一部恐龙惊悚片在杜比环绕声影院中震撼上映时,我们可能会听到更接近真实鸭嘴龙类吼叫的声音。霸王龙不太悦耳的声音会是下一个吗?