编者按：近日，一头抹香鲸在大连海域搁浅死亡，经过大连市委和市政府的研究，决定将抹香鲸制作成存放在大连自然博物馆的标本。
抹香鲸的话题瞬间成为热门话题，抹香鲸到底是什么，周围有什么谜题？大连市公共文化服务中心与大连市自然科学博物馆相关专家，共同策划了"鲸鱼"奇异世界系列活动，先后为大家推出一系列抹香鲸科学论文和互动活动。
在"鲸鱼"气世界系列活动的第一部分，我们邀请了大连自然博物馆助理研究员吴磊和副研究馆员孙峰，对抹香鲸的回声定位系统进行了解读。
很多网友可能会问，这么大的抹香鲸，怎么长出这么小的眼睛，在水里能看到东西？
其实，抹香鲸作为动物界的潜水冠军，在黑暗的深海中，视觉并没有多大用处，抹香鲸依靠一种叫做"回声定位"的听觉系统来探索环境和狩猎，而不太依赖视觉。
抹香鲸回声定位功能的起源
抹香鲸是齿鲸（一类以牙齿命名的鲸鱼），是海洋哺乳动物大家族的一部分。受研究条件的限制，已经明确确定不超过12种海洋哺乳动物，都是小齿鲸，是海豚（圈养海豚更适合研究）。
根据对发出和接收的声音结构的解剖学研究以及对鲸目动物记录的分析，可以合理地推断出所有齿鲸都应该具有回声定位，这是长期进化给抹香鲸的礼物。
世界上只有大约20%的哺乳动物具有回声定位，其中大多数是各种蝙蝠。
这可能是因为光速比声速快得多，除非视觉可能是一种更有效的定位方案，以适应黑暗的环境或解决在视觉受限的环境中定位自身和目标的问题。
海洋环境，特别是深海环境，就是这样一个视觉受限的环境。
根据海洋的温度、盐度和压力，许多海洋哺乳动物使用听觉作为主要的感觉来补偿水中视力不佳，这取决于声音以340米/秒的速度在空气中传播的速度。
鲸目动物的祖先是陆生动物，其听觉系统与普通陆生哺乳动物没有什么不同，具有外耳道，鼓膜和听觉骨。
最早的鲸鱼在空气中使用与陆地哺乳动物相同的听觉系统和在水中的骨传导听觉机制。然而，吠叫鲸在水中的听觉在灵敏度和方向上都很差，远无法与今天的抹香鲸相提并论。后来雷明顿和原始鲸鱼开发了类似于现代鲸鱼的声音传输系统。在现代齿鲸之前，发出和接收声音的能力得到了进一步的完善，并进化出了强大的回声定位能力。
抹香鲸如何发出和接收声音
现代研究表明，齿鲸的"回声定位"系统中的声音源是与上鼻通道相关的结构复合物（MLDB复合物），通常由更具描述性的术语"声音唇"定义，也是MLDB的缩写。
除抹香鲸外，齿鲸有两对声唇，位于头部两侧，在声带唇前方有一个错误，由低密度脂质和结缔组织组成，具有声音透镜的功能。声音唇和囊等结构形成一个声音系统，通过与前额的声音传导结构相结合，使声音向前聚集到水中。
抹香鲸具有更大的声乐系统和更复杂的结构。声唇很大，位于头部前部。声道为：声唇结构发出声音后，通过鲸鱼蜡风琴传递到前额安全气囊，在那里声脉冲向前反射，然后将废脑油的脂肪晶状体阵列收集成一束。
虽然抹香鲸与其他齿鲸的头部存在显着差异，但发声机制是同源的。抹香鲸的废脑油与其他齿鲸的二龙起源相同，抹香鲸的鲸鱼蜡器官与其他齿鲸的右后袋相同。
根据对鲸目动物行为的现有研究，我们现在知道齿鲸对听觉和宽频率范围敏感。
普通哺乳动物的外耳道是连接外耳和中耳的声道，但齿鲸的外耳道非常狭窄，虎鲸完全被堵塞，以至于人们争论鲸鱼的外耳道是否起作用。那么，像抹香鲸这样的齿鲸如果不通过外耳道，它们会听到声音吗？
不同的科学家有自己的猜测。诺里斯在1964年首次提出了一个假设，即齿鲸的声音接收路径是不寻常的，可以被称为"下颚听觉"。
齿鲸颚骨的后部向外倾斜，非常薄，甚至是半透明的。在下颌两侧的下颌孔中，脂肪直接连接到中耳。这些脂肪是低密度的声音通道，将声音直接从下颌传递到中耳。诺里斯推测，齿鲸的听觉通道是首先由下颌的弧度部分接收然后直接传输到中耳的声音。
Cranford等人在2008年提出了另一种听觉途径，认为声音进入头部并通过喉咙区域，然后传递到下颌的脂肪。
齿鲸的中耳结构也非常特殊，鼓膜被缩成钙化韧带（凸起韧带），顶部与锤骨相连。1999年，Numera等科学家首次提出了齿鲸内耳的力学模型：传入的声音导致凸起的骨头振动，然后通过听觉骨链传递到卵窗和内耳液体。该模型与齿鲸的一些行为听觉图数据非常一致。Cranford等人后来通过振动分析添加软组织背景分析来改进模型。振动分析表明，中耳听觉骨与其他结构部件之间的相互作用比以前报道的要复杂得多。
抹香鲸如何使用声音交流和狩猎
不同种类的鲸鱼发出不同的标志性声音。例如，海豚吹口哨，座头鲸发出迷人的"歌曲"，抹香鲸发出咔哒声。
抹香鲸发出的咔哒声可用于回声定位，是抹香鲸之间交流的"语言"，每头抹香鲸发出自己独特的咔哒声，可能作为抹香鲸个体的识别信号。
抹香鲸发出的咔哒声不仅声源能量高，而且方向也很高，因此Belkovich和Yabrokov在1963年首次推测抹香鲸可以用声音击晕猎物。这一猜测随后得到了Bozin等科学家的研究工作的支持。诺里斯和摩尔计算出抹香鲸可以发出265分贝的咔嗒声脉冲，这超过了击晕小鱼所需的冲击压力（大概240-250分贝），但没有观察到任何例子。
随着声纳和人为噪声的增加，人类对海洋声音环境的影响也越来越大。一些科学家（Richardson等人，1995）推测，一些鲸鱼的异常行为与这些人类活动产生的噪音有关，但确切的影响仍然存在争议。有必要对抹香鲸等海洋哺乳动物的声音和接收系统进行深入研究，既可以丰富我们的知识并提供仿生效益，又可以更好地处理人类行为和抹香鲸等海洋哺乳动物之间的关系。
：： 文本部分参考"海洋哺乳动物学"安娜丽莎贝尔塔海洋出版社2019
：： 图片：
1. 抹香鲸生态地图 2
http://lifecatalog.ru/images/p/phy/Physeter-macrocephalus--4.jpg
2. 抹香鲸生态地图 1
http://news.cgtn.com/news/3d3d774e786b6a4d30457a6333566d54/img/458f5dfbaaf54c318e3c32870bca6419/458f5dfbaaf54c318e3c32870bca6419.jpg
3. 海洋哺乳动物学安娜丽莎·贝尔塔海洋出版社2019年的海豚头像
4. 抹香鲸音响系统截图，摘自Annalisa Berta Ocean Press 2019的《海洋哺乳动物学》