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天蛾利用生殖器振动产生超声波躲避蝙蝠

新浪环球地理讯 北京时间7月15日消息,天蛾(hawkmoth)分布在世界各地,以其硕大的体型和超强的飞行能力而得名,其中一些种类的翼展可以超过10厘米。天蛾的飞行速度能达到每小时19公里,而且在空中能灵活地转身以避开掠食者,尤其是蝙蝠。

在过去的6500万年里,蝙蝠和天蛾展开了延续至今的“军备竞赛”。对蝙蝠来说,它们发展出了内置的“声呐”系统,能够通过发射和接收超声波来探测周围的昆虫。与此同时,天蛾在漫长的时间里也演化出了不寻常的应对方法,它们能通过生殖器振动产生的超声波来迷惑对手。

超声波天蛾

杰西·巴伯(Jesse Barber)是来自美国博伊西州立大学的一名昆虫行为学家,从博士生时代开始他就在研究天蛾与蝙蝠之间的“互动”关系。他说:“灯蛾是另一类已知具有产生超声波对抗蝙蝠的蛾类,它们能模仿其他物种的声音,向蝙蝠发出‘味道不佳’的超声波警告,甚至是直接干扰蝙蝠的声呐系统。”

因为天蛾与灯蛾的关系很近,因此杰西·巴伯认为,天蛾或许也具有相似的抵御策略。他与佛罗里达大学的进化生物学家Akito Kawahara一起前往马来西亚的婆罗洲,在那里利用3种天蛾——分别是条背天蛾(学名:Cechenena lineosa)、星点斜纹天蛾(学名:Theretra boisduvalli)和绿背斜纹天蛾(学名:Theretra nessus)——开展了相关实验。

为了防止天蛾飞走,研究人员将其用鱼线和吸管拴在实验装置上,并开始用高速摄像机和特制麦克风记录天蛾的飞行速度和超声波范围。他们录制了一段蝙蝠捕猎时的超声波信号,并通过高科技的扬声器进行播放。Akito Kawahara说:“我们把天蛾放在超声波扬声器和麦克风前面,然后播放事先录制的蝙蝠声音,观察它们的行为变化。”他们的研究结果发表在6月3日的《生物学快报》(Biology Letters)杂志上。

绝佳的策略

不出所料,当天蛾接收到蝙蝠的超声波信号之后,它们也产生了自己的超声波。高速摄像机在此时发挥了重要作用:通过慢速播放天蛾在实验装置上的活动画面,科学家得以看清天蛾是如何制造超声波的。

Kawahara指出:“我们猜测它们可能是用生殖器来制造超声波,通过一些对博物馆天蛾标本的放大画面,我们猜测是在抱器(clasper,生殖器的一部分)外侧的鳞片。”事实上,雄性天蛾正是通过抱器上的坚硬鳞片与腹部的快速摩擦来产生超声波的,而且进一步的研究发现,雄性和雌性天蛾都具有这种行为——雌性天蛾会将生殖器的一部分向内拉,从而使生殖器可与腹部进行摩擦。

科学家认为,天蛾利用这种超声波作为一种防御的手段。Kawahara说:“我们推测,这些声音可以用来干扰蝙蝠的回声定位,或者吓退或警告蝙蝠。”夜空或许并不如我们想象的那么安静,很多其他的昆虫种类可能都具有类似的策略,杰西·巴伯补充道:“看起来,夜空中似乎充斥着昆虫为应对蝙蝠捕猎而产生的超声波。”

来自南丹麦大学的神经生态学家约翰·拉特克利夫(John Ratcliffe)称这一新发现“非常非常酷!”。天蛾和灯蛾都具有能够探测到蝙蝠超声波的听觉结构,虽然二者具有很大的差别。天蛾的听觉器官位于头部,而灯蛾则位于胸部;而且,灯蛾是利用其胸部的膜结构产生超声波的,与天蛾完全不同。这也是两类动物趋同进化(不同动物类群中出现相似的特征)的绝佳例子。“从两方面来说,无论是听觉器官还是超声波的产生,二者最终都获得了相同的效果,这一点非常美妙”,拉特克利夫补充道。

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