一些蛾类将生殖器变成对抗蝙蝠的超声波武器
雄性天蛾用生殖器上的鳞片摩擦腹部,向蝙蝠发出超声波,而同样的伎俩已一次又一次地演化出来。
一些雄性天蛾已经把生殖器变成了向捕猎中的蝙蝠发射声波的装置。令人惊讶的是,这一招数并非只发明过一次:它在蛾类家族的不同分支中反复出现,在过去3000万年里多达七次。
没有喉头,所以它们把两个部位摩擦在一起
蛾类没有喉头,也就是人类用来说话的声匣,所以它们无法直接喊叫。它们使用一种叫做摩擦发声的技巧:通过摩擦两个身体部位来发出声音。蟋蟀用翅膀摩擦发声,一些蜘蛛则通过相互摩擦腿来发声。雄性天蛾用生殖器来发声。
声音来自特殊的鳞片,这些扁平结构有点像微小的瓦片,位于一对叫做生殖瓣的生殖器部件上。通过让这些部件摩擦腹部上经过改造的表面,蛾类产生短暂的超声波爆发:这种声音的音调太高,人耳无法听到。放慢到可以听见时,这些爆发声听起来像快速的咔嗒声、嗡嗡声或颤音。
三种不同的装置,三种不同的声音
Florida Museum of Natural History 的 Paul Masonick 及其同事拍摄了天蛾科雄性生殖器结构的详细图像,并寻找实际发挥作用的表面。他们发现了至少三种不同的机制。
- 在一些物种中,鳞片会刮擦腹部上的其他鳞片。
- 在另一些物种中,它们会摩擦微小的刺。
- 在第三类中,它们会刮擦被称为结节的微小突起。
每种版本都会发出自己特有的声音。鳞片对鳞片的蛾类往往产生更短、更断续的爆发声。鳞片对刺的蛾类产生更长、更持续的发射声。鳞片对结节的类群拥有最多样的曲目:即使是亲缘关系很近的物种,彼此的声音也明显不同。
七次独立的发明,而且并非全都有效
当研究人员把发声结构和行为映射到天蛾科家族树上时,他们发现这种能力并非继承自一个具有声学天赋的祖先。相反,它似乎独立演化了多达七次。
为什么如此频繁?蝙蝠在黑暗中利用回声定位捕食飞行昆虫,发出叫声并聆听从猎物身上反弹回来的回声。蛾类发出的一阵超声波有可能扰乱这一系统,这正是这一招数不断重现的强有力原因。捕食者和猎物这样相互推动,是进化最强大的驱动力之一,而蝙蝠与蛾类之间的关系就是一个清晰的例子。
但研究团队还测量了录音,记录每次爆发持续多久、频率如何,以及蛾类花多少时间制造噪音,然后将这些测量结果与早先实验所显示的、会干扰蝙蝠回声定位的声音类型进行比较。并非每首蛾类之歌都能胜任。更长、更持续的声音最有可能具备扰乱蝙蝠声呐的特性。较短的爆发声可能仍有其用途:一些天蛾拥有听觉器官,能捕捉到正在接近的蝙蝠的叫声,从而有时间用自己的连串噪音予以回应。
研究中的蛾类都属于天蛾科,这一科包括诸如夹竹桃天蛾这样的常见物种。无论每种声音的确切目的是什么,其模式都令人瞩目:一个看起来笨拙的解决方案,却针对生死攸关的问题,在同一个家族树的不同位置,以不同方式一次又一次地形成。