工程聲學/蜂鳥的共振羽毛
在求偶場期間，雄性長尾蜂鳥，Machaeropterus deliciosus（鳥綱：蜂鳥科）透過肥大改變它們的次級羽毛。次級羽毛的振動是由它們碰撞和振動引起的，為了產生持續的諧波音調，其基頻為 1500 Hz。雄性蜂鳥會發出一種獨特的聲響來吸引雌性的注意。它沒有使用傳統的聲音產生方式，而是用翅膀作為樂器。
雄性蜂鳥改造了第六和第七根次級羽毛，它們充當一對耦合諧振器。另外五根次級羽毛與它們同相振動，從而產生聲音，聽起來像一種清脆的Tick-Tick-Ting [1]。這一系列動作包括兩個短暫的機械ticks，當翅膀被拍打時，以及一個持續的機械ting，當翅膀被翻到背部之上時 [2]。這兩種聲音在聲學上沒有區別，只是ting的持續時間更長。它們都包含一個 1.49 kHz 的基頻及其更高頻率的諧波。
與典型的次級羽毛不同，次級羽毛 1-5 表現出越來越寬的羽軸，並表現出從連續漸細到在遠端三分之二、四分之三和五分之四處突然變細的過渡，分別對應於第三、第四和第五根次級羽毛。在第五根次級羽毛的突然變細之外，羽軸向內彎曲。這種羽軸上的“扭結”導致它與相鄰的第六根次級羽毛的羽軸重疊並接觸，處於靜止狀態時 [3]。第六和第七根次級羽毛表現出以下獨特的改造：羽軸在基部很厚，在大約一半長度處，它們的寬度增加一倍，並沿其長軸扭曲，使背面的羽毛表面朝向內側。第六根次級羽毛有脊，而第五根羽毛有彎曲的尖端 [4]。最內側一對改造後的羽毛（第七根次級羽毛）在背部相互碰撞。緊隨其後，翅膀向橫向和內側顫抖，使它們僅僅分離幾毫米。大約 8 毫秒後，它們被內收，產生另一次碰撞。在整個過程中持續發出聲音，羽毛以合適的頻率產生振動 [3]。
雄性蜂鳥向前傾斜，以 1500 Hz 的頻率拍打翅膀，這個頻率具有非常高的 Q 值。這個頻率比蜂鳥拍打翅膀的頻率快。品質因數 Q 是衡量系統達到最大振幅速度的一個指標。利用頻譜方法，Q 可以確定為
其中 f0 是系統的固有頻率，BW – 3 dB,SPL 是峰值以下 3 dB SPL 的頻寬。實驗表明，所有羽毛的 Q 因數都高於 10，最高可達 27。這意味著這些結構可以成為良好的生物諧振器 [3]。
如此高速的翅膀運動所需的額外支撐來自於超大的翅膀骨骼。雄性蜂鳥的尺骨經過改造，具有凸起和凹槽來支撐翅膀，其寬度是正常寬度的四倍。另一個令人驚訝的改造是，蜂鳥擁有實心的翅膀骨骼，而大多數鳥類擁有空心的骨骼，以便於飛行。因此經過改造的翅膀能夠產生完美的音調。
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[1] K. S. Bostwick 和 R. O. Prum，“求偶的鳥用翅膀羽毛髮聲”，《科學》，第 309 卷，第 736 頁，2005 年 7 月 29 日。
[2] K. S. Bostwick，“長尾蜂鳥（Machaeropterus deliciosus）的展示行為、機械聲音和進化關係”，《美洲鳥類學雜誌》，第 117 卷，第 465-478 頁，2000 年。
[3] K. S. Bostwick 等人，“共振羽毛產生求偶鳴叫聲”，《英國皇家學會學報 B：生物科學》，第 277 卷，第 835-841 頁，2010 年 3 月 22 日。
[4] http://www.pbs.org/wnet/nature/episodes/what-males-will-do/photo-gallery-manakin-anatomy/955/