許多蛾類進化出了靈敏的聽力,可以接收到想要捕食它們的蝙蝠的超聲波探測。但有一個物種天生就適應蝙蝠可能在這種進化軍備競賽中帶來的任何東西。即使它的耳朵非常簡單——側翼上的一對鼓膜,每個鼓膜振動四個感受器細胞——它也能感知高達 300 千赫的頻率,遠遠超出任何其他動物的範圍,也高於任何蝙蝠的尖叫聲。
英國斯特拉斯克萊德大學的聲學工程師詹姆斯·溫德米爾(James Windmill)說:“許多先前的研究表明,一些蝙蝠進化出了超出它們捕獵的蛾子聽力範圍的叫聲。但這種蛾子可以聽到任何蝙蝠的叫聲。” 他在大蜡螟(Galleria mellonella)中發現了這種能力。他的研究發表在《生物學快報》上。
溫德米爾的合作者漢娜·莫伊爾(Hannah Moir)是一位生物聲學家,現在在英國利茲大學工作。她向固定的蠟螟播放不同頻率的聲音。當這些昆蟲“聆聽”時,莫伊爾使用雷射測量它們鼓膜的振動,並使用電極記錄它們的聽覺神經的活動。
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這些蛾子對大約 80 千赫的頻率最敏感,這是它們求偶叫聲的平均頻率。但是,當暴露於 300 千赫(該團隊測試的最高水平)時,這些昆蟲的鼓膜仍然振動,它們的神經元仍然放電。
超聲速
到目前為止,已知任何昆蟲的最高聽力範圍屬於北美舞毒蛾(Lymantria dispar),它可以聽到高達150 千赫的頻率。一些蝙蝠可以發出和聽到高達212 千赫的叫聲。但大蜡螟輕鬆打破了這兩項記錄。
北卡羅來納州溫斯頓-塞勒姆市維克森林大學研究動物交流的威廉·康納(William Conner)說:“蛾子耳朵的頻率敏感性如此驚人的增加將需要研究人員重新思考這個系統。大多數[科學家]通常不會考慮在這種高頻率下進行測試,他們也沒有這樣做的裝置。”
英國林肯大學的感官生物學家費爾南多·蒙特阿萊格雷-Z(Fernando Montealegre-Z)補充道:“這讓我們想知道其他昆蟲的聽力能力,即使是那些已經過廣泛研究的昆蟲。” 蟋蟀、螳螂和草蛉都對蝙蝠的超聲波鳴叫敏感,但通常在低於 150 千赫的頻率下進行測試。
為什麼蠟螟進化到能夠聽到如此高音調的聲音,以至於沒有蝙蝠可以發出這些聲音?錄製超聲波叫聲很困難,因此研究人員可能只是低估了蝙蝠的叫聲,就像他們低估了蛾子的聽力範圍一樣。
但溫德米爾有不同的解釋。作為其對高頻敏感性的副作用,蛾子的鼓膜在受到聲音脈衝的衝擊後只會振動很短的時間。這使得它可以區分自己物種的求偶叫聲(由間隔非常緊密的脈衝組成)和蝙蝠叫聲(由較長時間的間隔分隔)。
溫德米爾現在想研究蛾子是如何在如此寬的頻率範圍內(從 20 千赫(人類可聽見的最高頻率)到破紀錄的 300 千赫)聽到聲音的。“作為一名工程師,我知道我們將很難設計出這種耳朵的人工版本,”他說。“然而,我們正在努力。”