无厘头研究
穿透森林的次声波：大象的低频通讯
次声波是指人耳无法听见的低频音。音频以赫兹(Hz，即每秒循环次数)为单位，次声波包括所有低于20 Hz的声音。想检测一下你的听力吗？以下有三个计算机生成的纯音频。你们大多数人能听到30 Hz的声音，但要听见20 Hz的极限频率，你可能需要使用耳机/耳塞。
快速了解：
- 所有成年大象都能发出次声波叫声。
- 大象的隆隆声通常有多个谐波——基频的倍数——如果叫声够大，人类可以听见。
- 其他能产生次声波叫声的动物包括鲸鱼、犀牛、长颈鹿和短吻鳄。
- 次声波还会由火山爆发、地震、雪崩和冰山崩解产生。
- 人类活动产生的次声波包括大型船舶的螺旋桨、音爆和风力涡轮机。
- 次声波叫声可以传播很长距离——甚至可以从南美洲跨越大西洋传到非洲，蓝鲸就是这样！
我们如何得知大象使用次声波？
对大象进行次声波通讯的发现源于Katy Payne在俄勒冈州波特兰的华盛顿公园动物园的一次偶然观察。观察亚洲象时，她感受到空气中有一种颤动的振动，并推测这是她感受到而非听见大象的沟通。
之后在动物园与William Langbauer Jr. 和Elizabeth Thomas的进一步研究表明，大象确实在发出次声波叫声。这一点后来通过与Russel Charif, Lisa Rapaport, 和Ferrel Osborn合作在野生非洲象上进行的回放实验得到了证实。研究得出结论，大象使用它们强而有力、低沉的叫声进行长距离通信，来协调群体移动以及寻找处于生殖状态的个体。Michael Garstang和他的同事在纳米比亚极度干旱的地区对大象的观察表明，它们可能利用遥远雷暴产生的次声波在干旱时期寻找水源。
森林象和次声波
在东非大草原上的回放实验显示，草原象对彼此的叫声响应可以超过2公里距离，且由于很难像大象自身那样大声地复制叫声，Langbauer、Payne和同事估计实际检测范围为4公里。这意味着一声大象的隆隆叫可能会传达给呼叫者周围50平方公里范围内的家族成员！
象的叫声的时间、频率和功率(响度或振幅)也同样重要。非常低频声音的传播可能会随大气条件、风速和风向以及大象所站立的地面特征而变化。此外，接收者对叫声的检测也受环境中背景声音的影响。在典型的干季晚上，大草原会形成一个温度逆转现象，实质上就像一个天花板，将声波反射回地面(向接收者)，有可能将象听到的区域增加十倍——从白天的30平方公里增至傍晚的300平方公里。在此背景下，有趣的是草原象在声音传播最佳的时段内大多发出它们的低频大声叫唤。我们不知道这是一种天生的还是对通信区域大小波动的机会性响应，但无论哪种情况，很明显，随着通信区域扩大和缩小，获得声学联系的潜在同伴和配偶网络也随之变化。
在森林中，甚至面临更大的挑战！在森林象活动的环境中，可能并不像大草原那样，风对声音传播的干扰不算太大问题，但是声音活跃的其他物种的密度和多样性造成了非常嘈杂的背景声。然而，如下图所示，大象的低频隆隆声确实能在森林中传播很远，尽管树木可能非常密集，以至于大象几乎看不见。
最近，ELP在中非的热带雨林中测量树林象隆隆声的传播情况。我们使用在加蓬一个森林空地周围分布的声学阵列所做的录音。该阵列使我们能够精确地确定每个录制的叫声的产生位置，并由此计算出叫声传达到每个记录单元的距离。由于记录器与每次叫声的距离不同，我们通过测量每个距离处的叫声振幅，可以估计声音传播通过森林时丢失的能量。
我们估计，在这种雨林环境中，平均隆隆声的检测距离比大草原要小得多——只有大约800米(而不是4公里)。但这几乎完全是由于背景噪声相对较高水平的影响，象需要在此噪声中辨识隆隆声。当森林处于最寂静状态时，隆隆声可能会被检测到3公里以外的距离。这对于森林象如何协调家族亚群之间的互动以及潜在配偶之间的作用有着重要的影响。
这一发现与草原象的发现有何不同？可能并不像乍一看那样不同。大草原的实验大多在最佳环境条件下进行，几乎没有风。与使用回放实验来行为上判断象是否区分叫声的大草原研究不同，我们不得不对象的听觉灵敏度做出假设，这是一个从未精确测量过的部分。从理论上讲，有些理由认为动物很擅长从背景中提取声学信号，所以森林象的表现可能比我们假设的要好得多。探索森林象的交流方式吧。
本文译自 Elephant Listening Project，由 超载鸡 编辑发布。