鸟类凭听觉 预测龙卷风

李忠东

2014年4月，美国中南部遭龙卷风和暴风雨侵袭。龙卷风摧毁了建筑，给佐治亚与田纳西等17个州造成的损失超过了10亿美元。在这场自然灾难中，35人失去了生命。

碰巧的是，人口生态学家亨利·施特赖拜领导的团队当时正在田纳西州，对一种名叫金翅虫森莺的鸟儿进行研究。这种鸟不大，只有大约两枚硬币重。它们在中南美洲过冬，然后迁徙到五大湖区和阿巴拉契亚山地區繁殖。为了更好地了解金翅虫森莺的迁徙行为，研究团队前往五大湖区，给一些鸟儿安装定位器。

研究团队根据接收到的数据跟着鸟儿前往田纳西州东部的昆布兰山脉，然而，抵达时他们发现追踪的目标不见了，整个山区一片寂静。再通过定位器检查，他们才知道这些鸟儿逃离田纳西，飞到了佛罗里达州，其中一只甚至跑到了古巴。然而风暴过后，它们又重新飞了回来。数据显示，它们在短短5天之内飞了超过1500千米。

科研人员对当时的气象资料进行了分析，了解到当时有一个又大又猛的雷暴系统正穿越美国大平原区，距离田纳西州40千米～900千米远。他们认为这些鸟儿很可能听到了风暴造成的次声，察觉出异状，通过长途迁徙躲开了破坏性风暴。巨大的龙卷风发出的次声人耳听不到，但鸟类听得到。这已经得到了印证。

研究表明，听觉是鸟类检测周围环境极为重要的手段，这就像在了解周围环境时，人类靠的是视觉，而犬类则离不开嗅觉。虽然目前还不知道如何利用鸟类的行为来帮助人类预测可怕的龙卷风，但是随着研究的不断深入，相信不久的将来会有所突破。

美国地质调查局最先将次声和鸟类联系起来。2013年初，乔纳森·哈格斯特朗姆博士的研究表明，鸽子创建了它们周围环境的“声觉地图”，利用次声导航。“鸽子使用一个‘罗盘和一张‘地图进行导航。‘罗盘通常是太阳的位置或者是地球的磁场，但是‘地图数十年来都是一个谜。”他解释道，“现在我们发现它们使用声音作为‘地图，声音会告诉它们家园位于哪个方向。”

当鸽子在不熟悉的地点放飞时，它们用听到的来自家园的次声波信号来确定方位，哈格斯特朗姆博士举的一个例子充分地说明了这一点。从泽西山上放飞的鸽子，无论何时都会迷路而且毫无目标地乱飞，这种情况一次又一次地发生。究其原因，原来是大气的温度和风结构导致声音向上弯曲并且越过了这座山，使得鸽子无法听到声音而迷失了方向。但是在1969年8月13日，由于大气中发生乱流或者温度逆增导致声音传播发生了向下弯曲回到泽西山，因此鸽子就可以凭借听到的次声信号确定方位，飞回了自己的“鸽房”。就这样，信鸽迷失方向的疑团从次声的变化现象得到了答案。

“这些研究结果呈现出鸟儿运用低频音的另一种方式，它们不仅用它导航，还能用它侦测并躲开剧烈天气。一切都说得通。”哈格斯特朗姆博士指出，“生物学家从未用这种方式看待过次声的使用方法，但它对我们而言很有作用。”

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次声也是一种声音，传播速度、传播过程中的透射、反射以及吸收衰减规律等在本质上与可听声或超声没有什么区别，然而由于次声的频率很低，波长很长，因此就具有一些不同于可听声或超声的特性。与可听声相比，次声主要有两点：一是人耳感受不到。次声的频率很低，超出了人耳的听觉阈值，所以不能引起人的听觉。二是不易衰减。在相同的传播路径上，介质吸收声波能量，进而使其衰减的多少与声波的频率正相关，即频率低则衰减小，所以次声比一般声波的衰减要小得多。