雄性鸣禽需要每日练唱以吸引雌性

鸟类可能在早晨鸣叫是因为它们需要声乐锻炼

A male zebra finch sitting on a branch

一只雄性斑胸草雀 (Taeniopygia castanotis)。

大多数专业歌手都认同熟能生巧。现在《自然·通讯》杂志发表的研究表明,鸣禽也依赖每日声乐锻炼——如果它们想给潜在的配偶留下深刻印象的话。这项新研究首次表明,鸟类的发声肌肉需要锻炼才能达到最佳状态,作者们说。

研究人员表示,这种日常练习的需求可能有助于解释为什么这么多鸟类在清晨鸣叫。“没有人真正知道它们为什么这样做,”首席研究作者、丹麦南方大学的生物学家艾瑞斯·亚当说。“我们的研究提供了一个……解释:也许它们只是需要锻炼。”

为了了解日常锻炼如何影响鸟类的发声肌肉,亚当和她的同事阻止了一组雄性斑胸草雀进行练唱——斑胸草雀是一种鸣禽,和人类一样,通过社交互动学习发声。在其中一些动物中,研究人员通过切开阻止大脑信号到达鸣管(鸟类的发声器官,类似于人类的喉)来阻止它们唱歌。另一些斑胸草雀则在身体上没有改变,但被关在黑暗中,在那里它们如果尝试可以发出声音,但没有唱歌的动力。


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没有练习,鸟类的发声能力迅速下降。在发声肌肉无法使用的雀类中,仅仅两天后,这些肌肉就虚弱了五倍。三周后,它们已经萎缩到看起来类似于幼鸟发声器官的肌肉。在被关在黑暗中的鸟类中,鸣管在一周内失去了 50% 的力量。

一周后,研究人员将后一组雀类带回光明中,恢复了它们唱歌的动力。研究小组记录了这些鸟类在缺乏练习后的鸣叫声,并将它们与动物在黑暗期之前唱歌的录音进行了比较。大多数雀类在干预后的鸣叫声都显示出频率下降和音域更窄。

研究人员无法听到雄鸟在训练中断前后的鸣叫声之间有任何差异——但雌性斑胸草雀肯定可以。研究小组训练雌性雀类啄击按键,这些按键会播放这些鸟鸣的特定录音。当可以选择播放雄鸟在训练中断前或后的鸣叫声时,75% 的雌鸟更喜欢“之前”的录音。亚当说,这是一个令人惊讶的强烈偏好。

这些发现可能有助于解答一个长期存在的问题:为什么世界各地的鸟类会在每天的黎明时分合唱?虽然有些鸟类在早晨鸣叫是为了维持社会联系或保卫领地,但另一些鸟类(如圈养的鸟类)则没有明显的理由加入合唱。科学家们假设黎明是唱歌的理想时间,因为它不会干扰觅食,或者因为声音在清晨的空气中传播效果最好。但这些推测一直难以证实。这项新研究表明,鸟类可能只是需要在一天开始时进行锻炼,以保持它们的嗓音状态。

洛克菲勒大学的神经科学家康斯坦蒂娜·西奥法诺普洛说,雄性斑胸草雀在单独唱歌或在明显不相关的社交场合之外唱歌时,似乎确实是在练习,她的工作重点是鸣禽的声乐学习。雄性雀类有稳定的歌曲,它们以死记硬背的方式唱歌来吸引雌性;但西奥法诺普洛说,当单独唱歌时,它们经常即兴创作新的音符或音节。

西奥法诺普洛说,这些雄性“正在被雌性根据它们的声乐学习能力来评判”。“因此,每当它们独处时,它们都会抓住这个机会练习,成为更好的歌手。”

亚当指出,由于鸟鸣包含有关先前练唱的信息,因此鸣禽种群的集体音乐可以帮助科学家了解某些鸟类的过去行为和环境。“当雄鸟唱歌时,它也在展示它的直接过去,”她说。它的歌曲包含有关它有多少时间练习的信息,它是否必须比平时更多地寻找食物,或者周围是否有捕食者。“所有这些都会使[雄鸟]减少唱歌并影响声乐表现,”亚当说。鸟鸣的复杂性已被研究作为栖息地质量的指标,新的发现表明,歌曲的表现可以提供鸟类状况的清晰迹象。

这项研究还可以帮助科学家了解人类的声乐训练和恢复。在不进行解剖的情况下检查人类喉部具有挑战性,因此新发现可能有助于证明人类声带肌肉如何对锻炼做出反应。例如,该研究表明,与变得更强壮和更慢的肢体肌肉不同,声带肌肉在训练后可以变得更快。

亚当说:“如果您尝试将肢体肌肉锻炼范例用于头部和颈部肌肉,您会得到完全不同的结果。”“如果我们了解这些肌肉是如何工作的,我们可以做得更好。”

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