如今的海洋不再是过去那种安静的栖息地了。人类活动产生噪声的例子有船舶交通、渔业和海军声纳,这些噪声可能对海洋动物构成威胁。因此,研究人员越来越关注生存在海洋中或其他水域中的动物的生存状况,特别是它们的听力。
“我们需要更多地了解动物是如何受到这种噪音的影响的,它是否会损害它们的听力或狩猎和捕鱼能力?我们已经研究了对鲸鱼的影响有一段时间了,但是我们对潜水鸟知之甚少。”达尔斯加德说:“有许多脆弱的动物在海中生活或觅食,它们可能会受到人类噪音的负面影响。”尽管大鸬鹚不是水生动物,但它确实经常潜入水中,所以它也有理由让耳朵适应水下听觉。
大鸬鹚在水下觅食大约30秒,而其他大约150种潜水鸟则在数分钟内在水下追逐鱼和乌贼。在水下觅食对鸟类的感觉器官来说是一个挑战,然而对大多数鸟类来说,它们在水下的视力并不比人类好。因此,鸟类可以使用其他的感觉方式。此前,丹麦南部大学的研究人员已经证实,大鸬鹚和珍图企鹅对水下声音有反应,但这是对任何鸟类水下听觉生理的首次研究。
为了研究鸬鹚在空气和水下的听觉,科学家测量了被麻醉的大鸬鹚对空气和水下声音的听觉诱发反应和神经活动。用皮肤下的电极测量空气和水下声音的神经反应。通过这种方式,科学家们可以测量空气和水下声音的听力阈值。
水和空气中的阈值是相似的,对两种介质中的声压的敏感度几乎相同。这是令人惊讶的,因为在空气和水中相似的声压意味着阈值声强在水中要低得多,所以大鸬鹚的耳朵对水下的声音比空气传播的声音更敏感。
与陆地鸟类相比,研究人员发现了大鸬鹚耳朵结构中更硬且更重的解剖学变化。这些变化可以解释大鸬鹚对水下声音的良好敏感性。这种适应还可以更好地保护耳膜免受水压的影响。但在自然界中,这些好处总是要付出代价的,因为它们的耳膜更硬更重,所以它们在空中的听觉不如其他许多鸟类灵敏。
鸬鹚的耳膜对水下的声音有很大的振动,所以敏感度可能是由耳膜和中耳介导的。鸬鹚耳朵的水下鼓膜振动和解剖特征与海龟和水生青蛙的特征相似,它们似乎也专门用于水下听觉。这些数据表明,这三种远亲动物的鼓室耳发生了趋同性改变,其他潜水鸟类也可能出现类似的改变。
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