地下的听力

视觉环境差的动物可以进化出令人难以置信的听觉。例如，夜行的茶色猫头鹰可以在0.01秒内确定老鼠的方向。但是那些生活在地下的动物呢?金妮·史密斯和剑桥大学的马修·梅森博士一起研究了地下哺乳动物的中耳骨。

金妮:那么，你能告诉我人类的中耳骨是如何工作的吗?

马修:你的耳朵有三部分。外耳是你可以看到的部分，你有耳膜和耳道，如果你沿着耳道走下去，在它的底部，你会发现你的鼓膜是一层非常薄的膜。这个想法是当声音从你的耳朵里进来时，那层膜就会振动。现在，在膜的另一边是中耳腔那是一个充满空气的空间，在你头部的中间，每只耳朵里都有一个。声音通过某种方式从鼓膜穿过充满空气的腔进入耳朵的最后一部分，也就是我们所说的内耳，在内耳里，我们有毛细胞这些是专门的细胞，有像头发一样的突起。当内耳内的液体振动时，毛细胞会将其转化为大脑可以理解的电信号。所以，我所观察到的这些骨头，如果你愿意的话，是连接在鼓膜和充满液体的内耳之间的间隙的，这三块小骨头必须传导振动。

金妮-我们为什么需要他们?

马修:嗯，问题是你的内耳里充满了液体，这在很久以前就在脊椎动物中进化了，也许是在水生脊椎动物中。如果你在水中，那就没有问题了，因为声音是在水中传播的。它可以直接进入充满液体的内耳，它可以振动毛细胞，你可以听到它。但当四足动物在陆地上移动时，突然间，声音通过空气到达它们，问题是，如果声音通过空气进入，它碰到液体，就像你内耳里的液体一样，大部分的能量，99%左右会被直接反射回去。如果你在洗澡的时候，如果你的头在水下，有人试图和你说话，你很难听到他们在说什么，因为他们的大部分能量都已经反弹回来了。所以，我们的中耳装置，鼓膜和三块小骨头，目的是帮助将更多的能量从空气中转化到内耳中，这样我们就能听到它了。这就是物理学家所说的阻抗匹配。但这意味着更多的能量实际上通过了。它让我们有更好的机会听到从空气中传来的声音。

金妮-好吧，这就是对人类的作用。生活在地下的动物有什么不同?

马修:嗯，如果你住在地下隧道里，问题是你会接收到什么样的声音，人们做过研究，他们在地下隧道里播放声音，往往是低频的声音传播得最好。但即使是低频也不会传播很远。它们只移动了几米，能量就会被隧道壁吸收。所以声音真的不能很好地传播，更糟糕的是，许多地下哺乳动物都是独居的。他们独自生活在自己的隧道系统中。下一个邻居将在一个完全独立的系统中那么你如何在你自己和你的邻居之间进行通信呢?所以，有两个问题——声音传播的距离不太远，隧道系统可能没有连接起来。所以听力对你来说可能不是很有用，但是地面的振动可能是更好的探测因为如果你能在土壤中产生振动或者如果有什么东西在土壤中产生振动，它们可以在洞穴网络之间传播，它们似乎传播得更好。他们可以走得更远。

金妮——那么，他们的耳朵是怎么变化的，以便接收到这些振动?

马修:嗯，这要看是哪一种了，但我感兴趣的一种叫金鼹鼠，它们生活在非洲。例如，这些小家伙对猎物可能产生的振动很感兴趣。现在，他们对耳朵所做的基本上是，他们把耳朵变成了小地震仪。所以，我们人类和哺乳动物的中耳骨通常都非常非常小，它们需要很小才能有效地传递声音振动。但在金鼹鼠身上，某些物种的骨头变得非常非常大。所以，我们有不成比例的巨大耳骨。现在，让我们把它放在上下文中。我看到的纳米布沙漠金鼹鼠和老鼠差不多大，但它的耳骨是人类的两倍大。这听起来可能没什么了不起，但如果你想象一下鼹鼠被放大到我们这么大，它就会像我们一样，有一块坚实的骨头，两只耳朵里有拳头那么大。

金妮——哇!听起来不太舒服。

马修:它不是，但它可能对探测振动有用。所以，这个想法是如果你碰巧碰到地面地面在震动，那么你的整个头就会移动，但是这些大块的骨头会停留在一个地方。这会给你一些相对的运动，然后会传到毛细胞，毛细胞会接收到这些振动，突然，你的耳朵就能探测到地面的振动了。你有一个地震仪。

金妮-所以，这是否意味着这些鼹鼠真的必须把头埋进沙子里才能探测到振动?

马修:他们当然会，是的。所以，纳米布沙漠的鼹鼠有两种方式。它们可以在沙子里挖洞，但沙子的问题是你不能挖洞，因为它会在你身后塌陷。所以，如果你在地下挖洞，你的头总是和沙子接触。事实上，它们用它们的头来挖洞，所以它总是在接触。但有时这些小家伙喜欢在表面上跑来跑去这可能能量消耗更少，它们可以走得更远，这样做更容易。但是如果他们在地面上跑来跑去，他们就会遇到这样的问题，他们没有接触到地面。但它们每隔几英尺就会停下来，把头伸进沙子里倾听。

金妮-他们能听到多远?

马修:嗯，我们不知道，但我们知道它们似乎能够找到猎物生活的长满草的象牙，距离大约20米。至少它们似乎知道象牙在哪里，并朝它走去。

金妮——太棒了!听起来很有意思，但我无法想象脑袋里装着两块拳头大小的骨头走来走去。我还是坚持我们的说法吧。