鯨歌

人類發聲是通過擠壓喉部空氣產生。喉部聲帶的打開與關閉產生分散氣流是發音所必須的。這些分散氣流包經由喉嚨，舌以及唇而發出不同的聲音。

鯨類動物發聲的機理與此不同。其準確的發聲機理又因兩個主要的不同亞科而又有所區別:齒鯨亞目（齒鯨—包括海豚）與Mysticeti（鬚鯨—包括最大型的鯨類，如藍鯨）。

座頭鯨的聲譜圖，10倍速度播放，座頭鯨和在印度洋發現的藍鯨亞種，是已知的能夠產生重複甚高頻的歌聲的鯨魚種類。海洋生物學家Philip Clapham描述它們“大概是動物王國中最複雜的‘歌聲’了”（Clapham，1996年）。雄性座頭鯨只在交配季節發出這種聲音，所以人們假設這種歌聲的目的是幫助擇偶。這種歌聲是否是一種雄性為爭奪同一配偶而產生的競爭行為，或其意義主要在於劃分地盤還是一種雄性對雌性的“調情”行為仍然未知，相關的研究仍然在進行中。

大眾對鯨類歌聲的興趣是被研究員羅傑．彭（Roger Payne）與Scott McVay激發起來的，他們在1971年分析了鯨歌。這些歌聲有明顯的層次結構。歌聲的基本單位（有時簡單地稱為“音符”）是單個不間斷地持續幾秒鐘的噴射聲。這些聲音頻率從20赫茲至1萬赫茲不等（典型人耳可聽範圍為20赫茲至2萬赫茲）。這些聲音單位即可調整頻率（即：聲調可上可下，或是在在音符內保持一樣）也可調整幅度（聲音變大變小）。

已知四至六個基本單位組成一個單詞，這種單詞一般持續十秒。兩個單詞是一個短語。一頭鯨一般會在一至兩分鐘內不斷重複同一個短語 - 這被稱為一個主題。幾個主題和在一起被稱為一首歌。鯨會重複唱同一首歌，這大約會持續二十分鐘，然後不停地重複數個小時甚至數天。“俄羅斯套娃”的比喻抓住了科學家們對這種層次聲音的想象力。

另外，每頭鯨的歌聲還會隨著時間緩慢變化。例如，通常大約一個月的時間裡會有一個特別“提升”（頻率增加）的單位慢慢降低變為一個普通音調。另一個單位的音強則慢慢穩定增大。鯨歌變化的步伐也是會改變的：某些年內歌聲會快速變化，而另外一些年內則只會發現很少有變化。

理想化的座頭鯨歌聲示意圖。羅傑．彭等人重畫（1983年）在相同區域內的鯨趨向於唱相似的歌，它們之間差異很小。來自不相重疊區域的鯨唱的歌聲基本單位完全不同。

研究鯨歌聲的進化顯示過去的歌聲不會被重新演唱。一項長達19年對鯨歌聲的分析對歌聲中的通用模式加以標記，相同的組合從來沒有出現過。

座頭鯨也能發出多個不是一首歌的單音節，特別是在求愛儀式上更是如此。座頭鯨發出聲音的三分之一是覓食信號。這是一種穩定於通常頻率的長聲（持續5–10秒）。座頭鯨通常成群合作覓食，它們通常的方法是一起潛游到魚群下放然後同時一起垂直向上捕魚直到躍出水面。在發動進攻前，鯨需會發出覓食信號。該信號準確的目的目前不太清楚，但研究人員相信魚類動物理解其中信息。當研究者向魚群發出信號時，一組青魚對聲音作出了反應並快速游開發聲處，雖然當時附近並沒有鯨類出沒。

大部分鬚鯨類發出的聲音在15–20赫茲之間。不過，在Woods Hole海洋研究機構工作的海洋生物學家在2004年12月曾向《新科學人》報告他們曾記錄下了一12歲大的北太平洋鯨用52赫茲的音調“唱歌”。這些科學家對此戲劇性的非凡現象沒有辦法解釋，他們肯定這頭鯨是鬚鯨，並且肯定不是一個新種，這暗示現在已知種類的鯨可能有比以前所知更為寬廣的音域。

大部分其他鯨和海豚發出複雜而不同度的聲音。特別有趣的是白鯨（又被稱為“海洋金絲雀”），它能發出音域變換寬廣的嘯叫，嘀噠聲或是脈衝聲。

理想化的齒鯨頭部的發音部位。齒鯨不會發出通常那樣長而低頻的鯨語聲。它們產生的聲音是高頻快速的嘀嗒聲或嘯叫聲。單個的“嘀達”聲是用來進行回聲定位的，而口哨聲則是用來進行溝通用途。雖然很多海豚都會發出不同的嘯叫，但目前人類只了解其中很少聲音的意義。研究者Frankell（1998年）將其比喻為通過聽操場上一組小孩們的聲音而辨別出中間的含義。

齒鯨聲音的發聲機理是通過擠壓空氣進入一個稱為聲唇的類似人類鼻腔的頭部結構而產生的。輯由空氣進入狹窄的通道，聲唇薄膜互相閉合在一起，這導致周圍的組織發生震動。這種震動，類似於人類的喉，是在無意識下靈敏控制的。接著，這些震動通過頭部組織到達鯨蠟 - 它決定了聲波的音調以及方向以便進行回聲定位。除了抹香鯨外的每種齒鯨都有兩對聲唇，因此，它們可以同時發出兩個互相獨立的聲音。一旦穿越聲唇的空氣就會進入前庭的液囊。在那裡空氣可能循環回鼻結構的下部，並在那裡為下一次發聲做好準備，或者，空氣通過噴水孔排出。

這是因為聲唇結構形似，在法語里，聲唇的名字是—museau de singe—意思是“猴唇”。在2004年使用X射線斷層成像和單光子放射斷層成像技術而進行的新頭骨分析表明至少對於寬吻海豚，通過齶方括約肌進入鼻結構的空氣是來自肺，這使得聲音產生時間能與海豚屏住呼吸的時間一樣長（Houser等人，2004年）。

鬚鯨沒有聲唇結構。事實上它們有喉，但鬚鯨類又缺少聲帶。這使得科學家目前仍然不確定其準確發音機理。無論如何，其發音機理不可能完全與人類一樣因為鯨類不能通過呼氣而發音。可能，鬚鯨是通過將空氣循環整個身體而發音。頭蓋骨上的竇也可能有發音用途，但同樣的，研究者也不很肯定其具體是如何發音的。

座頭鯨（以及一些藍鯨）那複雜而令人難忘的歌聲據信主要目的是用來擇偶（見下節），其它鯨類比較簡單的聲音則全年不變。齒海豚（包括虎鯨）更能夠使用聲納系統定位（本質上是發出超聲波束）來精確探測物體的大小以及屬性，鬚鯨沒有這種能力。另外，不像鯊魚那樣：鯨的嗅覺系統並未高度發展。在水生環境能見度一般也很低，只有聲音仍然能夠很好傳播，人耳可聽範圍內的聲音對鯨來說是導航信號。例如，水深或是前方存在一個大的障礙物可以被鬚鯨發出的大雜訊探測到。

雖然一些觀察者相信因為鯨類生活在水中，使得人們過度迷戀而天真化了這種現象，但大部分海洋哺乳動物科學家相信這些聲音在鯨類日常生活和發展中扮演了特別重要的角色。有人爭論這是反對捕鯨的人士可能通過試圖人格化這種行為來支持他們的觀點。相反的，那些經常捕鯨的國家則傾向於矮化這些聲音的意義，一個類比的例子是牛發出的“哞”聲幾乎沒有任何意義。

研究人員們使用水中聽音器（通常從他們原先軍方使用跟蹤潛艇的設備改裝）來確定鯨發出的這些聲音的準確起源地點。該方法也允許他們可以探測到這些聲音能夠在海洋中傳播多遠。康奈爾大學Christopher Clark博士的研究通過三十年的軍方數據顯示鯨的聲音可以傳播超過3000千米。就和鯨歌聲提供信息那樣, 數據允許研究人員在鯨的“歌唱”（交配）季跟蹤鯨的遷徙路徑。

先於人類，Clark認為鯨的這些聲音能從海洋的一邊傳向另一邊。他的研究也顯示每十年環境雜訊就會雙倍增加。這使得鯨語傳遍的範圍會減小一半。那些相信鯨之歌對鯨類福祉和繼續繁衍後代有重要意義的人特別關注於這些環境雜訊的增加可能帶來的危害。其他研究顯示隨著船舶運輸的增加——像是在離溫哥華港不遠的地方——已經導致一些虎鯨改變了它們的發音聲調頻率並且加大了它們的發音音量，這顯然是試圖它們的聲音受到干擾。環保人士擔憂這類海上活動會對海中動物增添過度的壓力，而造成它們配偶困難。

澳大利亞研究人員在美國《當代生物學》 （Current Biology）雜誌發表報告說，聲音分析軟體確認，澳大利亞東部海域一族群鯨魚最先唱的4首歌逐漸往東傳播，不到兩年，生活在6000公裡外法屬波利尼西亞海域的鯨魚開始唱同一“版本”歌曲。加蘭說，“澳大利亞東部族群是這一海域最大的鯨魚族群，座頭鯨數量超過1萬頭”，唱歌的鯨魚相應較多，對歌曲是否流行有更大影響力。

研究人員認為，生活在南太平洋的鯨魚可能在一年一度回遊至南極洲聚食處時聽到這些歌曲，隨後學會這些歌曲；或者少數鯨魚從一個族群“移民”至另一族群，帶去原來族群的歌曲。美國伍茲霍爾海洋學研究所生物學家彼得·泰亞克說，鯨魚流動性相當大，“能夠一天內游數百公里……它們的歌曲能在水下很好地傳播，所以一些流浪雄性鯨魚充當‘文化大使’，（由一個族群向另一族群）傳播歌曲”。

泰亞克說，這一發現顯示“關注這些動物的一種新途徑”。這一發現令一些哺乳動物專家驚訝，因為這是首次在動物王國確認如此大規模“族群間文化交流”。研究人員同時發現，鯨魚所唱大多數“新歌”包含前一年“老歌”的一些素材，再加入一些新元素。“這就像將甲殼蟲樂隊的老歌與U2（組合）的歌曲剪接拼湊，”加蘭說，“偶爾，它們會完全捨棄現有歌曲，開始唱一首嶄新的歌。”

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