蛇既然没有耳朵,为什么“打草”会“惊蛇”?
发布时间:2021-07-22
出品:科普中国
制作:苏澄宇
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  在《哈利·波特》系列影片中,有一种可以和蛇交流语言,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。

  

  哈利·波特第一次与蛇沟通,虽然他不是斯莱特林的后裔。

  图片来源电影《哈利·波特》

  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……

打草”为什么会惊蛇”?

  一个丹麦的实验室里,11条球蟒(Python regius)被轻度麻醉放在一个玻璃箱里还能活动,只是对头上插的电极没那么敏感。

  为什么要在它头顶上插电极呢?

  这个实验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,它们似乎不可能听到空气中的声音。

  因为不管什么动物,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。

  

  图片来源:giphy

  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,印度的吹笛耍蛇是怎么回事

  事实上,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。

  

  印度的吹蛇人 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。

  

  蛇通过下颚来听地面的振动 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。要不然就不叫打草惊蛇,改叫“大喊惊蛇”了。

  

  通过地面探测声音的角蛇 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。

  

  实验装置示意图 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能听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。

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

  96分贝是个什么概念?大概就是在你附近打电钻的声音。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

用头骨替代耳朵

  那么,蛇没有外耳的情况下,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,蛇对80-160赫兹的振动频率有反应,更高频率的振动没反应。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。

  参考文献:  

  https://journals.biologists.com/jeb/article/215/2/331/11089/Hearing-with-an-atympanic-ear-good-vibration-and

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