书城科普读物仿生趣谈(新课程百科知识)
31319700000023

第23章 奇妙的听觉系统

很自然,在黑夜中活动的动物大部分依靠听觉,并且能听到比人类听觉范围更广的声音。大量的哺乳动物的耳廓比人要大得多,其耳廓大都呈喇叭状。某些哺乳动物能辨别每秒几十万周的声音,这和鸟类的反应形成鲜明的对比。除了少数夜间鸟类外,大多数鸟类只在白天活动,主要依靠视觉,因此它们听不见10000周/秒以上的声音。

只有大的耳朵还是不能保证对范围很广的声音或强度作出判断。耳朵只能听到声音,并将这声音送入中耳和内耳——听觉机构所在地,然后由脑部听觉中枢进行综合和分析。主要依靠耳朵获得外界信息的动物,其听觉中枢的部位相应较大,使用回声定位或声纳的动物也是如此。在使用回声定位或声纳的过程中,声音由动物传播,并精确判断反射来的回声。甚至在复杂的黑暗环境中也能测出最小的生物并将它们捕食之。

了解耳朵的机能将帮助我们辨认声音的复杂性。耳朵分为外耳、中耳、内耳。外耳收集声音的振动,它具有类似盘状天线的作用,声音对准绷紧的鼓膜振动,产生的压力也就引起鼓膜振动。鼓膜振动的振幅是极小的,以致只能用百分之几微米来测量。然而,这么微小的振动足以引起中耳里的三块小听骨的活动。这三块听骨通称为锤骨、砧骨和镫骨,镫骨的形状像骑士的脚蹬,其底部盖住通往内耳的小窗,所以它能把鼓膜的振动准确地传到内耳。小窗的面积只有鼓膜面积的3.5%,因而这个系统能将声音扩大28倍。

内耳是一个排列非常复杂并装有液体的室腔和管道,通往大脑的听神经的灵敏末梢或感受器就位于这里,其中一部分感受器控制着整个身体的平衡。当振动到达这些神经末梢时,就刺激这些感受器而形成电脉冲,这与视网膜感受器对光波反应时形成的电脉冲一样。引起的微小电流达到脑的中枢,在这里再翻译成声音。

混合的声音也必须被译码和分析,从而去掉其中的噪音。这首先要根据达到两耳的声音强度之差来辨别方向,然后根据经验和记忆来识别每一个声音,并将它们进行分类,这可能就是了解听觉的基本原则。

夜出觅食的动物,其耳廓往往像喇叭一样,把收集到的声音对准鼓膜,所以耳廓越大,收集的声音就越多。同时耳廓的形状也是很重要的,因为一定的声音以不同的角度通到外耳道,其压力就会产生变化。人们在动物身上进行了很多实验,切除耳廓,同时用电子仪器测量脑对声音的反应,发现其听觉水平大大降低,方向的判断也受到干扰。因而对动物来说,最重要的是能把声音放大,并与其他的声音相区别。