蛇既然没有耳朵 为什么“打草”会“惊蛇”

2021年07月25日 12:17 次阅读 稿源:中国科普博览 条评论

在《哈利·波特》系列影片中,有一种可以和蛇交流的语言,叫“蛇佬腔”。这种语言来源于萨拉查·斯莱特林,普通人听“蛇佬腔”只能听到类似咝咝的吐气声。但是在现实生活中,假若真的有“蛇佬腔”,真的有蛇的语言,我想肯定也不是咝咝声,而是其他的声音。至于是什么声音,这得从一个实验开始讲起……

哈利波特第一次与蛇沟通,虽然他不是斯莱特林后裔。

(图片来源:电影《哈利波特》)

Part.1

“打草”为什么会“惊蛇”?

一个丹麦的实验室里,11条球蟒(Python regius)被放在一个玻璃箱里,被轻度麻醉的它们还能活动,只是对头上插的电极没那么敏感。为什么要在它们头顶上插着电极呢?

这只是为了回答一个看似简单的问题:蛇没有耳朵,它能听到声音吗?

实验的球蟒

(图片来源:Christian Christensen)

很明显,球蟒的头光秃秃的,看不到耳朵这种器官(准确来说,肉眼可见的部分只是耳廓),也没有耳朵的洞。

当然不只是它,所有的蛇都没有耳朵,没有鼓膜,也没有中耳的鼓室,似乎它们是不可能听到空气中的声音。

因为不管什么动物,它想要听到从空气中传过来的声音,就得有外耳,一个类似卫星锅盖的结构,引导声音传入耳内

对于那些有耳朵的动物来说,耳朵的结构分为外耳、中耳、内耳,每个部分还有许多具体结构构成,比如外耳的耳廓,这些结构缺一不可,少了任何一部分都会导致听声音变得非常困难,甚至听不到。

耳朵的结构

(图片来源:starkey)

蛇没有像人类那样的外耳,还缺少了中耳的鼓室,似乎不管是摇滚还是古典乐都听不到,那印度的吹笛耍蛇是怎么回事?

事实上,蛇并不是随着弄蛇人吹笛的节奏起舞,而是弄蛇人笛子的左右摆动和弄蛇人身体的扭动给了蛇指引。只是弄蛇人是障眼法高手,这些技巧不会被在场的观众看出来。

(图片来源:hand luggage only)

虽然缺少了那么多重要的听音结构,但蛇还保留了部分耳朵的结构:内耳,还有听骨,听骨连接到了蛇的下颚。

(图片来源:文献1)

就是说如果蛇想听到声音,就必须得紧贴地面,依靠下颚感应地面的振动,然后把震动传到内耳中,进而感受到声音。

这也是为什么打草可以惊蛇,因为打草会让地面产生一定的振动,蛇感应到振动传递的声音,才会惊动到蛇。要不然就不叫打草惊蛇,改叫“大喊惊蛇”了。

(图片来源:physorg)

听是能听到,就是有些“耳背”

蛇只能感受到地面的振动,听不到空气中传播的声音,文章似乎到此可以结束了。

但事实没有那么简单,依旧有科学家觉得蛇可以听到空气中传播的声音,为此争个不停。

于是有了前面的一幕,科学家克里斯滕森(Christian Christensen)做了一个实验,它买了11条球蟒,每一条单独关在一个玻璃箱里,球蟒上方挂了一个大音响。

(图片来源:文献1)

音响播放声音的频率范围从80-1000赫兹,响度范围在50-110分贝之间。接下来只要播放不同频率不同响度的声音,看它们的反应就可以知道它们是否得到空气传播的声音了。

蛇不会说话,科学家如何知道它们是否听得到声音?所以科学家在它们头顶插了几根电极,用来记录音响播放声音的时候,蛇的脑神经和脑干的神经信号,也就是电信号。

结果,克里斯滕森发现,这些球蟒对80-160赫兹区间的声音最敏感,这是低频区间。对比人类,人类的听力频率在20-20000赫兹区间,可以看得出蛇虽然听得到空气传播的声音,但听力真的不太行。

100赫兹的声音是什么样的? 

(视频来源:sonic elecronix)

如果声音频率过高,它们也不是完全听不到,只是需要提高音响的响度。比如,如果将声音频率提高到800赫兹,要想蛇能听到,至少需要将声音响度提高到96分贝。

96分贝是个什么概念?大概就是在你附近打电钻那么响,不用想这就是噪音,人如果长期在这个环境下生活,早就神经衰弱了。但对于蛇来说,这么大的噪音也就刚刚能听到,在人类看来这约等于听力障碍者。

Part.2

用头骨替代耳朵

那么,蛇在没有外耳的情况下,声音是如何传递到内耳的呢?

前面说了,蛇只对80-160赫兹区间的低频声音敏感,这些振动频率很低的声音不仅可以在空气传播,还可以在固体材料有效传播,比如头骨。而中高频的声音往往只能通过空气介质传播。

也就是说蛇是通过它的头骨,把外面的声音传到了内耳里。这只是一个理论,还得通过实验来检验这个理论。

于是科学家直接在蛇的头上安装了微型振动仪。这些仪器可以发出微微小的振动,然后科学家在蛇的脑袋上测试不同频率的振动,看蛇的大脑会做出怎样的反应。

结果发现,和前面挂音响的实验一样,蛇同样也是对80-160赫兹的振动频率有反应,更高频率的振动就没反应了。因此可以做出结论,蛇可以听到空气中低频的声响,而且是通过头骨的振动才听到的。

如果现实中真的有蛇的语言,那肯定不是咝咝的吐气声。因为这是高频的声音,以蛇佬腔窃窃私语的说话习惯,蛇肯定听不到。所以如果真的有蛇佬腔,普通人听到这声音,肯定是闷头的嗡嗡声,而且得很费力才能听得到。

只不过这闷头的嗡嗡声,听着就很傻气的样子,一点没有斯莱特林家族的阴险特色……

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