美国留学

地球是一个奇迹

物种阿根廷

巴西里约热内卢的Monbeca Lagos农场上的红色领带彩旗亚种（Zonotrichia capensis sivorquata）。 摄影：乔尔·萨托尔（Joel Sartore），纳特（Nat Geo）图像收集

雄性红绑带（Zonotrichia capensis）是南美最独特的声音之一。

在短短几秒钟内，这只带有浅棕色或白色背景的小鸟可以完成唱歌：以介绍和颤音为两到四个音符结尾。每个红色领带彩旗家族都有自己独特的歌声，这是他们一生都会唱歌的旋律。但是首先，他们必须学*如何唱歌。

歌曲学*深深地植根于男性红野合彩旗与成年鸟之间的相互作用，成年鸟类将以自己的风格传播。但是，当学*中断时会发生什么？栖息地丧失，人口下降或成人导师消失，继承被破坏了吗？

在2020年至2023年之间，布宜诺斯艾利斯大学（UBA）精密科学与自然科学学院的研究人员开始了一项大胆的任务：带来了一支消失的民谣，该民谣已从1960年代回到野生红棕褐色的彩旗人群中。

科学家通过一种创新的方法来整合先进的技术，开发了一种“机器人导师”，可以释放被遗忘的旋律，而幼鸟可以从中学*。最终，居住在佩雷拉伊拉奥拉公园（Buenos Aires 10公顷的自然保护区）的红色景观兔子学*了合成的歌曲，将其纳入了站立轨道，现在自豪地唱歌了。

布宜诺斯艾利斯大学（University of Buenos Aires）应用物理学跨学科研究所主任加布里埃尔·辛德林（Gabriel Mindlin）说：“我们始终认为生物多样性保护是一个遗传问题，但这也是一个文化问题。” Mindlin与Ana Amador和Roberto Bistel共同撰写了该项目的研究，该研究于2024年发表在《 《物理学D：非线性现象》杂志上（Physica D:非线性现象）。 “在这里，我们将再次消亡，再次流行，这是根据需要重新引入整个文化的一个例子。”

学*丢失的音乐并继续传统

红色领带彩旗是世界上有4,000只知名鸣禽之一。其歌唱的某些方面是由基因决定的，但是在男性红色领带中，他们需要向经常是鸟爸爸的教师那里学*。

幼鸟模仿导师，并学会唱歌并结合家庭和人口的曲调。 （例如，拉普拉塔河盆地的红色领带彩旗的颤音与阿根廷其他地区的红色领带彩旗不同。）他们出生后开始学*，并且该过程持续了将近三个月。起初，幼鸟的肌肉控制不是很准确，但最终，它将演唱这首歌的极其精致的模型。

每个人通常只唱一首歌，但有些人可以唱两首或什至三首。他们的旋律只需要两秒钟，然后来回走动，从黎明到一天中期唱歌。

Amador说：“这是一个非常独特的作品，就像指纹一样，但需要学*。” “雄性用这件作品吸引女性并保护自己的领土。这就是它表达的方式，就像说：'这是我，我在这里。’”

如何复活失去的旋律

得益于阿根廷鸟类学家Fernando Nottebohm的手写分数，研究人员能够了解1960年代Pereira Iraora Park中最熟悉的红带彩旗。

Nottbom是洛克菲勒大学的荣誉退休教授。 Mingdelin说：“当他注意到球场上升时，他标记了箭头。” “当球场跌落并变得更深时，他画了一个朝下的箭头。颤音是一组小线条。这就是他描述奏鸣曲的方式。”

诞生这项调查的问题是：1960年代的流行调谐仍然唱歌？研究小组来到佩雷拉伊拉奥拉公园（Pereira Iraola Park），录制了鸟类的唱歌，然后训练了神经网络，以验证哪些古老的音乐仍然很受欢迎，哪些曲线消失了。

他们发现，在这个地区，只有三个经典曲目仍在响。一个可能的原因是，公园周围的城市化过程使大多数当地的红线击败流离失所。另一个原因是，多年来，该公园已被其他种类的鸣禽入侵，这些鸣禽占据了红棕色旗帜的领土。

科学家决定：唤醒消失的旋律。他们分析了每个实际曲目，其持续时间等的参数——的每个音符的开始和结尾音，并生成了一个数学模型，该模型可以根据鸟发声的物理特征来生成鸟鼻子的人工拷贝。

为此，他们模拟了鸟的声带，包括气管，口咽腔，震颤和喙等结构。该小组还观察了如何激活鸟类声音器官—— ——的肌肉。

从10月至次年2月，将合成的鸟类歌曲介绍给Pereira Iraora Park，并来到了鸟类。这是红米兔子对感官的最敏感时期。目前，年轻人通过模仿成年鸟的发音来学*歌唱模型。合成的鸟类声音学*课程安排在——唱歌的顶峰，即清晨，最多不超过八个小时。两种合成鸟的声音之间的间隔比自然间隔稍短，以鼓励鸟反应良好。

Bister解释说：“歌曲之间的间隔是随机的，因此鸟类将重播这里设置的三个设备作为真实的交流，就好像它们互相响应一样。”

从2月到7月，由于温度低，红色领带彩旗进入了一段完全沉默的时期，该时期将持续到9月。之后，他们重新挑选了声乐练*，并根据他们掌握的模型微调歌曲。出人意料的是，一些红钉的兔子选择了机器人导师，他们学*了灭绝的歌曲，并将其包括在自己的声音中。

幼鸟学到的歌曲通过合成主题交替呈现音节，以攀登音调或降低音调。但是，最后一个褪色音节的音调大于合成版本的音调，并且在公园中录制的所有成年鸟类歌曲中都可以找到此功能。这种变化似乎是红色领带种群“方言”的突出迹象，而鸟类可能是从其他真正的鸟类导师那里学到的。它也可能是该品种基因编程的表达。

明德林说：“这就像拯救一种古老而被遗忘的语言。”他强调，无论是鸟类还是人类，文化特征都可以通过学*和代际传播恢复活力。

业务的未来受声音的保护

Minderin，Amador和Bister坚持认为他们的工具将能够保护野生鸟奏鸣曲图书馆。

“我们已经建立了遗传库，上面有大量的冻结图书馆。那么文化保护又如何？我们不应该有录音银行吗？”阿马多尔说。 “我们的作品为如何更全面地思考物种保护铺平了道路。”

Infina团队已开始参与阿根廷南部的红色领带和其他鸟类歌曲的保护。该团队的近期目标是设计一个神经网络，以帮助自动识别每只鸟的单个歌曲。下一步将是对带有环标记的鸟类群中歌曲声音传播的研究。

明德林说：“个体的减少不仅意味着遗传多样性的减少，而且还将导致许多原始文化的丧失。” “我们将数学方程式转变为声波，在这种帮助下，我们将确保这种文化不会消失。”

撰写者：玛丽亚·德·洛斯·奥菲拉

翻译者：绿酒

校对：Qian Siqi

布局设计：Qian Siqi

戴安迪安，谢谢您的关注。

伸出小手