众力资讯网

蟋蟀用腿听声音,蚊子用触角:昆虫的“耳朵”,到底藏在哪里?

晚上关了灯,一只蚊子在耳边嗡嗡作响。你翻身坐起来,它又没了动静。


我们听得见蚊子,蚊子听得见我们吗?
再想想草丛里的蟋蟀:一只叫起来,另一只似乎会回应,可你仔细看它的脑袋,又找不到两只耳朵。


难道这些小东西,只管发声,自己却听不见?
答案恰好相反。昆虫不仅能感知声音,其中一些还相当擅长从声音里寻找伴侣、识别危险。只是,它们的“耳朵”,常常长在我们想不到的地方。
蟋蟀把听觉器官放在前腿上;蚊子用触角接收声音;一些螳螂的听觉器官,则藏在胸部下方、两条后腿之间。

螳螂:那对“耳朵”不在头上,而在胸口
把耳朵找错了地方,我们就很容易低估它们。
一、蟋蟀的腿,既负责走路,也负责“接电话”小时候抓蟋蟀,很多人只盯着它那两条粗壮的后腿,担心它突然蹦走。

蟋蟀身上最显眼的是两条粗壮后腿,但听器不在那里
真正值得留意的听觉器官,却在前腿上。
更准确地说,蟋蟀前腿胫节靠近“膝部”的位置,有参与接收声音的薄膜。这里的“膝部”只是方便理解的说法,昆虫腿部结构与人腿并不一样。

贴着地面生活的蟋蟀,靠前足接收空气里的声音
这层膜可以类比一面非常小的鼓皮。声音传来,膜随之振动,机械变化再由感觉系统转成神经信号。

一面极小的鼓皮:声波来了,膜就跟着振动
所以,“蟋蟀用腿听声音”并非随口打的比方,而是在说它听觉器官的位置。
不过,这不等于蟋蟀整条腿都能当耳朵,更不等于它只靠脚踩着地面,感受别人走路。
它的鼓膜式听觉器官,可以接收空气中传播的声音。腿上有耳朵,与腿能感受地面振动,是需要区分的两回事。
说到这里,还有个容易记反的细节:常见雄蟋蟀的鸣叫,主要靠前翅上的特化结构相互摩擦,不能因为耳朵在腿上,就把发声位置也安到腿上。华盛顿州立大学的昆虫科普也专门介绍过这种区别。

蟋蟀的“歌声”来自前翅的摩擦,与腿无关
你可以这样记:翅膀负责“发消息”,前腿负责“收消息”。
二、草丛里那么吵,它怎么找得到对象?夏夜的草丛,在我们耳中可能只是此起彼伏的一片虫鸣。

夏夜的草丛,是一片彼此叠压的虫鸣
对于雌蟋蟀来说,其中却可能藏着重要信息:附近有没有同种的雄虫?声音从哪里来?这段鸣叫是不是自己会回应的节奏?

雌蟋蟀用前腿上的听器,给追求者“打分”
想象你去接人,对方没告诉你具体位置,只是在热闹的广场上反复喊你的名字。
你不仅要听到,还得认出那个人,并朝正确方向走过去。
蟋蟀面对的也是类似问题。
剑桥大学研究者研究过雌蟋蟀识别求偶鸣声的神经机制。关键并不只是声音够不够响,还包括鸣叫中声脉冲的时间安排。节奏不对,即使听到了,也未必引发同样的反应。

蟋蟀的头部找不到耳朵,只有触角与复眼
这就像同样几个音,停顿位置一变,听起来就成了另一段旋律。

识别“节奏”的,是脑内一小群听觉神经元
而在辨别方向时,蟋蟀的听觉系统也有自己的办法。它体内与听觉相关的气管通路,能让声音通过不同路径影响鼓膜,帮助形成方向信息。
因此,那双小小的前腿,并不是简单装了两个收音孔。它们与身体内部结构、神经处理共同配合,才让蟋蟀有机会循声找到目标。
三、蚊子的“耳朵”,为什么看着像两根天线?蟋蟀至少还有可以类比鼓膜的结构,蚊子又靠什么?
答案就在它脑袋前方的触角上。

蚊子头部:两根触角就是它的声音接收器
蚊子的触角不只是装饰。声音引起周围空气的微小往复运动,会带动触角振动;触角基部有一种叫“约翰斯顿氏器”的感觉器官,可以检测相关运动。

显微视野下的蚊触角,羽毛状细毛清晰可见
名字不必硬背,理解这个过程就够了:
空气动,触角跟着动,感觉器官把这种运动转成神经信号。

扫描电镜下的触角表面,密布着感知气流的感受器
这里与蟋蟀有所不同。蟋蟀的鼓膜式耳朵主要感受声压变化,蚊子的触角听觉则对声波引起的空气微粒运动敏感。
都能利用声音,却采用了不同的接收方式。
如果把蟋蟀的听觉接收器比作小鼓面,蚊子的就更像一根极其灵敏的细杆。这个比喻只是帮助理解,并不是说它们真的装了人造仪器。
尤其是雄蚊,触角往往有非常显眼的羽毛状细毛,看起来像两把小刷子。这种形态与其接收声音的功能有关。
一个小到容易被我们一巴掌拍掉的身体,竟然带着如此精细的声音感知结构,确实出人意料。
四、你嫌蚊子吵,雄蚊却在里面听“相亲信号”对我们来说,蚊子的嗡嗡声意味着烦躁。

人耳里的“嗡嗡”,对蚊子是另一种含义
对雄蚊来说,雌蚊振翅产生的声音,却可能意味着附近出现了交配对象。
蚊子飞行时,翅膀高速拍动,产生飞行声。雄蚊可以利用与雌蚊飞行有关的声音信号,帮助寻找伴侣。
因此,它听声音的一项重要任务,是从周围的信息里找到对自己有用的那一种。

雌雄蚊相遇时,会把各自的振翅频率调到同一个谐波上
更有意思的是,这个接收过程并非完全被动。
布里斯托大学等机构的研究表明,雄蚊听觉系统存在主动机制,能够增强对某些声音的响应。这意味着,它并不是触角被空气随便吹一下,就把所有变化原样交上去。
它的身体本身,就参与了对信号的处理。

蚊群:一片喧闹里,只有特定频率对它有信息价值
当然,不能因此说蚊子听得懂我们骂它,也不能说只要模仿雌蚊的嗡嗡声,就一定能把所有蚊子引来。
蚊子种类不同,雌雄不同,行为状态也不同。实验中对特定声音的响应,不能直接扩大成生活中的万能结论。
“能听见”“会回应”和“听懂意思”,中间还隔着好几层。
五、有些螳螂的耳朵,主要用来保命如果说蟋蟀、蚊子的听觉故事里,常常绕不开寻找伴侣,那么一些螳螂的听觉,就带着明显的生存压力。

螳螂的复眼与能转动的头,是它捕猎的本钱
它们需要防备的,是夜空中的蝙蝠。

夜空中飞行的蝙蝠,是许多昆虫的“空中威胁”
许多蝙蝠会发出超声波,并利用回声探测周围环境与猎物。对于正在飞行的昆虫来说,这种人耳通常听不到的声音,可能意味着危险正在靠近。

蝙蝠用超声波回声定位,人耳听不见
研究发现,一些螳螂在胸部腹面、靠近两条后腿之间的位置,具有单个听觉器官,对超声波敏感。

螳螂趴在枝条上:那对“耳朵”藏在胸腹之间,外面几乎看不出结构
在适当条件下,飞行中的螳螂听到相关超声刺激后,会出现急转、俯冲等逃避动作。研究者还观察过螳螂与蝙蝠真实相遇时的追逐。

受惊的螳螂会突然转向、俯冲下落
这套系统的价值很好理解:不一定要把周围声音听得丰富细腻,只要及时识别某种危险信号,就可能多一次逃生机会。
但这里必须保留“一些”二字。不同螳螂的听觉能力、飞行能力和生活方式存在差异,不能把某些物种的特点,写成所有螳螂都具备的本领。
六、没有典型耳朵,也不等于对周围毫无察觉昆虫感知外界的故事,还不止发生在空气里。

一片叶子,既是落脚点,也是信息通道
一片树叶,在我们看来只是落脚点;对生活在上面的毛毛虫来说,却可能是一条传递信息的通道。
别的虫子走过、取食,或者敲击、摩擦叶面,都可能让叶片产生振动。

取食、爬行、敲击,都会让叶片产生振动
某些毛毛虫能够检测这些经植物传播的振动,并据此作出反应。研究还发现,有的幼虫会通过振动信号维护自己占据的叶片区域。

有的幼虫用振动宣示自己占据的叶尖
你听不见它们争地盘,不代表它们之间没有信息往来。

枝条与叶片上的微小昆虫,同样在收发振动
这有点像人在嘈杂房间里,没听清远处的说话声,却能感到别人敲了敲自己扶着的桌子。
不过,科学描述需要把空气传播的声音,与沿叶片、枝条等介质传播的振动区分开来。两者都涉及机械振动,但接收方式和传播条件并不相同。
所以,看到昆虫突然停下、逃跑,我们不能立即断定它“听到了我的声音”。它也可能感受到了气流、影子,或者脚步传来的振动。
七、耳朵为什么非得长在头上?了解这些昆虫之后,再回头看最初的问题,答案就清楚了。
我们习惯把“耳朵”想象成头部两侧的耳廓,因此寻找昆虫耳朵时,也总想在它的脑袋旁边找到类似结构。
可感知声音真正需要的,是接收振动、转换信号并进行处理的能力。具体长什么样,放在身体哪里,可以有不同方案。

昆虫的复眼由成千上万个小眼拼成
对昆虫而言,需要解决的往往是非常具体的问题:同伴在哪里?求偶信号对不对?危险是不是靠近了?
它们各自的听觉系统,就在不同身体结构与生活环境中发挥作用。
这也提醒我们,评价动物的感官,不能只问“有没有人类这样的耳朵”,还要问“它需要接收什么信息,又是怎样接收的”。
下次听到草丛里的蟋蟀声,可以想一想:那只正在回应的蟋蟀,可能正用前腿接收远处的鸣叫。

下次听到蟋蟀叫,那只回应的可能正用前腿在听
再看到蚊子头上的细细触角,也许你会多认出一项功能:它们还是声音接收系统的一部分。
我们站在同一片草丛边,听到的世界,却可能完全不同。

同一片草丛,两种完全不同的听觉世界
那些在我们耳中微不足道的声音和振动,对一只小虫子来说,也许就是一次相遇,或者一次活下去的机会。