鴿子嘯聲和大橋崩塌,風(fēng)馬牛不相及,卻神奇地聯(lián)系在一起了

幾個(gè)月來(lái)每天都有3只斑鳩來(lái)拜訪(fǎng)我,包括一對(duì)夫妻和一個(gè)王老五,拜訪(fǎng)的目的當(dāng)然是來(lái)找吃的,我已經(jīng)買(mǎi)過(guò)兩次鳥(niǎo)食了,大家也是混得比較熟了。不過(guò)有一個(gè)奇怪的現(xiàn)象老是困擾著我,斑鳩起飛的時(shí)候?yàn)槭裁磿?huì)發(fā)出奇怪的嘯聲呢?
剛開(kāi)始我以為是從它嘴里發(fā)出的,但隨著我和斑鳩的關(guān)系越走越近,在它們可以歇在我腿上,或從腿上起飛之后,再聾的耳朵也能聽(tīng)出來(lái),嘯聲肯定不會(huì)是從嘴里發(fā)出來(lái)的了,斑鳩嘴里只會(huì)發(fā)出“咕咕咕”的聲音。仔細(xì)一想,斑鳩和鴿子長(zhǎng)得很像,它們發(fā)出的嘯聲是不是所謂的鴿哨呢?

好吧,到這個(gè)時(shí)候再想也沒(méi)用了,趕緊到網(wǎng)上搜吧。結(jié)果令人大跌眼鏡,鴿子的鴿哨乃是人類(lèi)制造,固定在鴿子尾部發(fā)聲的,并不是鴿子自己發(fā)出的聲音。而我聽(tīng)到的嘯聲,應(yīng)該是斑鳩翅膀尖端發(fā)出的高頻振動(dòng),當(dāng)鴿子和斑鳩起飛、降落或受到驚嚇時(shí),就會(huì)發(fā)出這種聲音。
可能是因?yàn)榘啉F和鴿子同屬鳩鴿科,所以翅尖都能夠發(fā)出這種類(lèi)似警報(bào)的嘯聲。其它一些鳥(niǎo)類(lèi)飛行時(shí)翅膀也會(huì)發(fā)聲,不過(guò)不像斑鳩這種,可以向同伴清晰地傳達(dá)“此處危險(xiǎn),速飛!”的信息;而且危險(xiǎn)越緊迫,聲音就越急迫,仿佛在拼命地大喊:瓜娃子,要命了,還不快跑!

那么這種聲音是如何發(fā)出來(lái)的呢?澳大利亞國(guó)立大學(xué)的一組科學(xué)家曾經(jīng)對(duì)此進(jìn)行過(guò)研究,發(fā)現(xiàn)鴿子的嘯聲是從翅膀上的第三根羽毛發(fā)出的,如果去掉這根羽毛,鴿子就無(wú)法發(fā)出嘯聲了;而第四根羽毛也比較關(guān)鍵,沒(méi)有這根羽毛,鴿子的嘯聲就沒(méi)有那么響亮,可能是這根羽毛改變了流經(jīng)第三根羽毛的氣流的原因。
那么,為什么鴿子只用一根羽毛就能發(fā)出這種聲音呢?

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),這是一種叫氣動(dòng)彈性顫振(aeroelastic flutter)的效應(yīng),當(dāng)空氣在橋梁、飛機(jī)等結(jié)構(gòu)上方或周?chē)鲃?dòng)并引起振動(dòng)時(shí),就會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。氣動(dòng)彈性顫振有時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的危害,比如著名的1940年美國(guó)塔科馬海峽吊橋倒塌事件,這次事件留下了完整的視頻讓科學(xué)家們得以進(jìn)行深入的研究。最初人們認(rèn)為它倒塌的主要原因是卡門(mén)渦街效應(yīng),即橋梁上下側(cè)在狂風(fēng)作用下產(chǎn)生了兩排非對(duì)稱(chēng)的,像街道兩邊路燈一樣排列的旋渦,導(dǎo)致橋梁崩塌;不過(guò)后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn),卡門(mén)渦街的頻率與橋梁的頻率無(wú)法匹配,因而認(rèn)定氣動(dòng)彈性顫振才是崩塌的主要原因。

鴿子就深諳這種氣動(dòng)彈性顫振的效應(yīng),通過(guò)空氣流過(guò)翅尖第三根羽毛,來(lái)發(fā)出獨(dú)特的嘯叫聲,一些蜂鳥(niǎo)和孔雀也學(xué)會(huì)了這一招。南美還有一種名叫梅花翅侏儒鳥(niǎo)的小鳥(niǎo),其雄鳥(niǎo)也可以通過(guò)在背后振動(dòng)翅膀,利用氣動(dòng)彈性顫振效應(yīng)吹出美妙的“口哨”,來(lái)征服雌鳥(niǎo)的芳心,被譽(yù)為自然界最美的求愛(ài)聲音。
鴿子的嘯叫也不僅僅是用來(lái)示警,雄鴿也會(huì)用它來(lái)向雌鴿示愛(ài)。當(dāng)交配季節(jié)到來(lái)的時(shí)候,雄鴿會(huì)站在樹(shù)枝上,不斷地咕咕叫著,希望引來(lái)雌鴿青睞的目光。不過(guò)它們的族群實(shí)在太過(guò)龐大,不拿出點(diǎn)絕活花活顯然很難打動(dòng)鴿心,這時(shí)候它就會(huì)突然起飛,到達(dá)約30米的空中,夸張地拍打翅膀,發(fā)出急迫而高昂的嘯聲,然后就飛回到樹(shù)枝上,等待心儀的被打動(dòng)的鴿姑娘來(lái)傳遞它的遺傳物質(zhì)。

至于斑鳩,現(xiàn)在它就在我的電腦旁悠閑地吃著零食,估計(jì)它們應(yīng)該和鴿類(lèi)一樣,有著差不多的生理結(jié)構(gòu)和生活習(xí)性吧,聽(tīng)著它起飛和降落時(shí)悠然而不是驚慌失措的嘯聲,瞬間覺(jué)得自己好有愛(ài)心啊!
Wikipedia:Tacoma Narrows Bridge,aeroelastic flutter,Kármán vortex street等
Current Biology:Sounds of Modified Flight Feathers Reliably Signal Danger in a Pigeon
徐德文科學(xué)頻道公眾號(hào):xudewen028,傳播最新、最前沿、最有趣的科學(xué),敬請(qǐng)關(guān)注。