许多蛾类进化出了灵敏的听力,可以接收到想要捕食它们的蝙蝠的超声波探测。但有一个物种天生就适应蝙蝠可能在这种进化军备竞赛中带来的任何东西。即使它的耳朵非常简单——侧翼上的一对鼓膜,每个鼓膜振动四个感受器细胞——它也能感知高达 300 千赫的频率,远远超出任何其他动物的范围,也高于任何蝙蝠的尖叫声。
英国斯特拉斯克莱德大学的声学工程师詹姆斯·温德米尔(James Windmill)说:“许多先前的研究表明,一些蝙蝠进化出了超出它们捕猎的蛾子听力范围的叫声。但这种蛾子可以听到任何蝙蝠的叫声。” 他在大蜡螟(Galleria mellonella)中发现了这种能力。他的研究发表在《生物学快报》上。
温德米尔的合作者汉娜·莫伊尔(Hannah Moir)是一位生物声学家,现在在英国利兹大学工作。她向固定的蜡螟播放不同频率的声音。当这些昆虫“聆听”时,莫伊尔使用激光测量它们鼓膜的振动,并使用电极记录它们的听觉神经的活动。
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这些蛾子对大约 80 千赫的频率最敏感,这是它们求偶叫声的平均频率。但是,当暴露于 300 千赫(该团队测试的最高水平)时,这些昆虫的鼓膜仍然振动,它们的神经元仍然放电。
超声速
到目前为止,已知任何昆虫的最高听力范围属于北美舞毒蛾(Lymantria dispar),它可以听到高达150 千赫的频率。一些蝙蝠可以发出和听到高达212 千赫的叫声。但大蜡螟轻松打破了这两项记录。
北卡罗来纳州温斯顿-塞勒姆市维克森林大学研究动物交流的威廉·康纳(William Conner)说:“蛾子耳朵的频率敏感性如此惊人的增加将需要研究人员重新思考这个系统。大多数[科学家]通常不会考虑在这种高频率下进行测试,他们也没有这样做的设备。”
英国林肯大学的感官生物学家费尔南多·蒙特阿莱格雷-Z(Fernando Montealegre-Z)补充道:“这让我们想知道其他昆虫的听力能力,即使是那些已经过广泛研究的昆虫。” 蟋蟀、螳螂和草蛉都对蝙蝠的超声波鸣叫敏感,但通常在低于 150 千赫的频率下进行测试。
为什么蜡螟进化到能够听到如此高音调的声音,以至于没有蝙蝠可以发出这些声音?录制超声波叫声很困难,因此研究人员可能只是低估了蝙蝠的叫声,就像他们低估了蛾子的听力范围一样。
但温德米尔有不同的解释。作为其对高频敏感性的副作用,蛾子的鼓膜在受到声音脉冲的冲击后只会振动很短的时间。这使得它可以区分自己物种的求偶叫声(由间隔非常紧密的脉冲组成)和蝙蝠叫声(由较长时间的间隔分隔)。
温德米尔现在想研究蛾子是如何在如此宽的频率范围内(从 20 千赫(人类可听见的最高频率)到破纪录的 300 千赫)听到声音的。“作为一名工程师,我知道我们将很难设计出这种耳朵的人工版本,”他说。“然而,我们正在努力。”