從亞里斯多德的時代以來，科學家便受到鳥的鳴唱（birdsong，也做鳥鳴、鳥囀，本文稱鳥歌）所吸引。傳統上對鳥歌的定義，是指鳥類經過學習而來的一長串通常較為複雜的發聲，用來吸引交配對象和宣示領域。
鳥叫天生就會 鳥歌類似音樂
現代研究人員區分了鳥歌與鳥叫，鳥叫通常較短、較簡單，天生便會，功能較為多樣，例如用來表示掠食者或食物的存在。這些標準並沒有明確的分界，舉例來說，有些鳥歌比叫聲更簡單。不過當我用上鳥歌一詞時，相對於簡短的吱喳聲，指的是較長、較複雜的聲音。
不管是不是專業研究人員，談論鳥歌時所使用的詞彙，都反映出人類耳中聽到的鳥歌類似音樂和語言。讓我們稍微解釋這些專業術語：當研究人員分析鳥的歌曲時，通常會拆解為較小單位，稱為「音符」或「音節」，一組具有韻律和速度特徵的音節序列則稱為「樂句」或「動機」。
透過這種方式，研究人員可以測量歌曲中潛藏的重要面向，例如在鳥兒展現的曲目中具有的音節類型的數量，或句子安排的模式。這與人類語法中字詞之間的關係，或編曲中音符之間的關係相互對應。
怎聽鳥歌序列 鳥類人類不同
但對鳥類而言，這些特徵意義為何？鳥歌在牠們聽起來是什麼樣子？我和同事最近進行的研究，還有全世界越來越多科學家的研究，都已經顯示鳥歌序列在鳥兒聽來和我們聽來是不一樣的。而且比起吸引我們傾聽的旋律，鳥類似乎更注意歌曲啁啾聲中具有的精細聲學細節，而那些聲音已超出人類聽覺所及。
研究人員至少從1960年代就知道鳥聽到的鳥歌可能和人類所聽到的不同。所謂的「回播」實驗是一種在野外測試鳥類知覺的經典方法，研究人員對野鳥播放鳥歌，然後統計牠們的行為反應。許多鳥對於相同物種典型鳥歌回播的反應，就像是領域遭到入侵，牠們會接近播放出鳥歌的喇叭，在聲源周圍飛翔，尋找侵入者，並發出威脅的叫聲或歌聲。研究人員比較這些鳥對於自然和人為處理過的鳥歌的反應，可以得知哪些聲學特徵對鳥類知覺比較重要。在數位時代之前，研究人員會用錄音帶錄下鳥歌，動手「剪接」磁帶，製造出經過處理的鳥歌，例如重新排列音節，或是縮短不同音符之間的無聲間隔。如今數位錄音設備和聲音編輯軟體讓這樣的處理程序變得容易許多。
改變成對音節 鳥類反應不變
在1970年代一項經典的回播研究中，美國康乃爾大學的艾姆林對靛藍彩鵐（indigo bunting）的鳥歌知覺進行研究。豔藍色雄鳥的鳥歌幾乎都由一次發出兩個音節所組成。賞鳥圖鑑在描述牠們的歌聲時，通常都會強調這種成對音節的模式，這在以圖表呈現頻率和振幅隨著時間變化的頻譜圖中也很容易看出來；頻率對應到音高，振幅對應的是音量。
儘管這種成對音節模式，在人類聽來和以頻譜圖呈現都很明顯，但當艾姆林播放經過修改而失去成對音節特徵的鳥歌時，靛藍彩鵐在領域性的反應強度卻和聽到自然的雙音節鳥歌時一樣。這個結果表示，雖然成對音節模式在我們聽來很明顯，但對鳥兒辨認同種成員並不重要。如果由靛藍彩鵐自己來寫賞鳥圖鑑中的歌曲描述，和我們的描繪必定有很大差異。
測試鳥兒在野外如何覺知歌曲是很重要，但也有其限制。例如實驗進行時，鳥兒可能正好在可聽見鳥歌的範圍之外覓食。在實驗室中，研究人員可以用精準度較高和控制條件較完善的設備來測試鳥的聽覺。當你去找醫生檢查聽力時，醫生會要你在聽見聲音時舉手或按下按鈕，研究人員用類似方法偵測鳥的聽覺。因為無法直接問鳥兒「你聽到了嗎？」，研究人員訓練牠們在偵測到聲音，或者聽到的聲音符合某個特定類別或有別於另一個聲音時，去啄籠子一側的按鈕。
實驗室研究已經發現鳴鳥和人類的聽覺敏感性有許多相似之處，包括能聽出不同音高的差異閾值，或辨別不同聲音所需的最小間隔。但研究也發現鳥類和人類聽到聲音序列與聲學細節的能力有著意料之外的不同。
同旋律升降音高 鳥類難辨認
這類研究中有一項關鍵發現，是同一旋律提高或降低音高時，鳥類辨認出是同一旋律的表現意外地差。人類卻很自然可以做到這點。（摘錄，文中插題為編者所加）
●本文取自《科學人》雜誌2022年7月號，更多的內容歡迎閱讀《科學人》雜誌。點我看更多
