同是猫科豹属,为何雪豹只能嚎叫,却不能像狮子老虎那样咆哮?

原标题:同是猫科豹属,为何雪豹只能嚎叫,却不能像狮子老虎那样咆哮?

猫科豹属一共包括5种动物:老虎、狮子、美洲虎(也叫美洲豹)、豹和雪豹。这5种动物都属于大型猫科动物,它们的体型大小、花纹、生活习性以及分布地区等均有不同。除此之外,在发声方面,这5种大型猫科动物还有一个明显的区别:老虎、狮子、美洲虎和豹,都可以发出咆哮声(可以简单地理解为大声地吼叫),而雪豹却不能咆哮,这是为何呢?

图:咆哮的雄狮。

声带结构是决定猫科动物能不能咆哮的一个重要因素

一直以来,很多人会认为一种动物能不能咆哮是由它们的体型大小决定的,即体型越大的动物,它们就越能咆哮,体型越小的动物,就不擅长咆哮或不能咆哮。其实,一种动物能不能咆哮和它们的体型没有必然关系。比如,猎豹、美洲狮都是体型较大的猫科动物,但它们却不能咆哮;豹子最小的亚种阿拉伯豹体型比美洲狮还小,但却能和其他豹亚种一样咆哮。

就像男人的声音粗而低,女人的声音细而高一样,决定动物能不能发出咆哮的,其中很重要的一点是它们的声带结构

图:豹。

为何老虎、狮子、美洲虎和豹可以咆哮?

在能咆哮的4种大型猫科动物中,相信大家普遍对老虎和狮子的咆哮声印象深刻。无论是老虎在深山中咆哮,还是狮子在草原上咆哮,它们发出的声音可谓是震耳欲聋,能够传播几千米远,极具震撼力。狮子和老虎也早已知道自己发出的咆哮声可以威慑其他动物,因此它们常常利用咆哮声来宣示领地的主权以及自己的地位,或者驱赶其他动物。狮子和老虎之所人被人们誉为百兽之王,部分原因就在于它们的咆哮声。

图:老虎在打斗中通过咆哮威慑对方。

下面,我们就以老虎和狮子为例分析为何有些大型猫科动物可以咆哮。

为了研究狮子和老虎的声带结构,美国的科学家从动物园中死亡的多只狮子和老虎体内取出其声带,进行一些物理和化学分析。这些狮子和老虎均为因患上难以治愈的疾病而痛苦不堪,被动物园出于人道考虑而实施安乐死的,年龄大多在15岁以上。

结果发现,老虎和狮子的声带都很大:从上到下大约2.5厘米高,左右约2.5厘米厚,前后约4厘米长,从喉部突出进入气管上方的气道。在大多数动物中,声带与气道两侧会形成三角形,但在狮子和老虎这里则形成方形。

经过对声带的组织进行化学分析,科学家发现狮子和老虎的声带中都含有大量脂肪。这些脂肪位于声带韧带的深处,有助于使声带呈扁平的方形。这种声带结构更容易对通过的气流做出反应,进而在较低的肺压下发出更大的吼声。

图:狮子的颅骨、舌骨等示意图。

当空气通过声带发出声音时,声带会同时进行左右和上下震动,并被拉伸。为了测定狮子和老虎韧带的韧性,科学家将取出的声带连接到特制的杠杆和圆盘上,然后测量声带组织被拉伸时所能承受的力以及拉伸的距离,再根据所得的数据推测狮子和老虎咆哮时声带振动的频率。结果发现,狮子和老虎声带振动频率为每秒10到430次,这和以往科学家实际测得的数据相差不大。

科学家认为,狮子和老虎咆哮时声带振动的频率是由声带的物理特性决定的,而不是大脑的神经冲动决定的。体型较大的狮子或老虎其咆哮声可能会更大,这是因为它们可以更有效地把肺部压力转化成声能。

分析了狮子、老虎为什么能够咆哮,我们也就能了解美洲虎和豹为何也能咆哮了,因为它们的声带及其他发声器官具有类似的结构。

那么,为何雪豹不能咆哮?

雪豹之所以不能咆哮,其一是因为其声带结构与其他4种豹属动物有所不同。科学家通过解剖实验发现,老虎、狮子、美洲虎和豹子的声带中,含有大量的弹性组织,对其发出咆哮声有所帮助,而雪豹声带中的弹性组织相对少一点。

除此之外,雪豹舌骨的结构也与其他4种豹属动物有所不同。舌骨是舌中的骨头,起到支撑舌头和喉部的作用,是声音产生系统的一个核心。哺乳动物的舌骨解剖结构总体上比较一致,但其骨化程度却有所变化。这种变化会导致猫科动物的发声有所不同:具有韧带性舌骨的猫科动物可以发出咆哮声,而具有骨化舌骨的动物则不能发出咆哮声。老虎、狮子、美洲虎和豹子的舌骨均为韧带性舌骨,雪豹的舌骨则为骨化舌骨。

这些区别最终导致雪豹不能像其他4种豹属动物那样发出咆哮声,它们只能发出咕噜声、喵喵声、嘶嘶声、呻吟声和嚎叫声等。有时雪豹会发出接近咆哮的声音,在空旷的山区同样会显得有震撼力,但严格来讲那种声音终究算不上咆哮,而是嚎叫。

与雪豹相对比,美洲狮、猎豹的舌骨骨化程度更高,因此美洲狮和猎豹虽然看上去体型较大,但同样不能咆哮。如果你听过猎豹或美洲狮的声音你就会发现,它们发出的很多叫声类似猫叫

图:美洲狮。

在遗传方面,豹属的5种猫科动物有何关系?

由于雪豹不能咆哮,有动物学家曾建议把雪豹单独归为一属,即雪豹属。事实上,经过对猫科动物的系统发育学研究,科学家发现老虎、狮子、美洲虎、豹和雪豹的亲缘关系彼此间较近,应归为一个属。

虽然雪豹的名字中含有“豹”字,但科学研究发现事实上雪豹与老虎的亲缘关系更近,有人称它们为“姊妹物种”。大约390万年前,老虎和雪豹的祖先开始分化,大约320万年前,老虎开始演化成独特的物种。狮子、美洲虎和豹子的关系最为密切,在430万到380万年前,它们的祖先开始分化,360万到250万年前,美洲虎演化出来,而狮子和豹子在310万到195万年前分化,而此时老虎已经出现了。

图:美洲虎,也叫美洲豹。

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