点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:蛰伏地下几十个月,一开口就惊艳了我整个夏天
首页> 光明科普云> 图文 > 正文

蛰伏地下几十个月,一开口就惊艳了我整个夏天

来源:蝌蚪五线谱2023-07-26 14:23

  没有什么比蝉鸣声更能预示夏季的来临,这些趴在树干上的昆虫不厌其烦地发出鸣叫,成为了夏天最热烈的歌者。

  图源emily stone

  依照古人的说法:蝉始鸣,半夏生。意思是夏至过后,蛰伏在地下的成熟若虫纷纷破土而出,开启羽化。

  在这之后,雄蝉将要在短短一个夏天的时间里,靠着大嗓门来吸引雌蝉,以此完成自己传宗接代的使命。

  完成交配后,雌蝉会在草茎或树皮的裂缝中产下数百枚卵。

  之后的几周内,像跳蚤一样的幼虫(若虫)孵化出来并朝着地面坠落,然后钻入土壤之中。

  此后的一年乃至数年内,它们将一直生活在这里,并以地下树根的汁液为食,为它们再一次在天空下亮相做好准备。

  NO.01 蝉的声音为什么这么大?

  设想一下,如果你在暗无天日的地下啃了几年树根,却只有几周的时间在阳光下找女朋友、交配繁殖,甚至旁边还有成千上万名竞争者,面对如此紧迫的军备竞赛,每只雄蝉只能玩了命地大叫来获得雌蝉的青睐。

  图源BBC earth

  与大多数昆虫产生声音的方式不同,蝉有独特的发声结构。

  一般我们想到“吵闹”的昆虫包括蟋蟀、蝈蝈、螽斯等,它们大多是通过身体两个部分摩擦而产生的声音。

  图源LNZYX/ISTOCK/THINKSTOCK

  但蝉不一样,它们用于发声的最常见的结构是鼓膜器官,每一只雄蝉第一腹节背面和侧面都有一对,主要由腹部底部的肋状膜和附着的肌肉组成。

  当鼓膜被附在上面的肌肉拉动时,会使身体两侧的骨骼弯曲,肌肉放松后再回弹,在这一起一伏之间,就发出了响亮的声音。

  图源wired

  鼓膜肌肉收缩的频率可达每秒120~480次,这个速度足以让人耳感受连绵不绝的声乐浪潮。

  同时,雄蝉还拥有一个空心的、气球状的腹部,从而可以放大从鼓膜发出的声音,并且随着腹部气囊的共振频率与鼓膜频率相当,我们可以听到声音逐渐变得更大。

  图源wired

  有时候为了进一步放大它们发出的声音,雄蝉还会一起合唱,创作一首无与伦比的管弦乐,献给全世界所有的雌蝉。

  除此之外,有些蝉还能挥舞翅膀将声音引导到不同的方向,让雌蝉感受感受什么叫360°环绕音。毫不夸张地说,蝉的身体不亚于一个天然的乐器,而演奏者就是它们自己。

  NO.02“哑巴”蝉怎么发声?

  在全世界三千多种蝉当中,绝大多数的蝉采用鼓膜发声,这是蝉总科进化出最有效的一种发声器官。

  也有相对少数的蝉发声器官与蟋蟀等昆虫类似,使用前翅后缘和具有发音齿的后翅前缘相互摩擦发声。

  而通过鸣叫行为、鸣叫类型、频率以及时域特征,很容易对蝉的种类进行区分,特别是同属的近缘种鉴别有着奇效。比如两种在形态上难以区分的山蝉,其鸣叫节律则明显不同;长得像双胞胎的绿草蝉和青草蝉,在鸣叫时也有着较大的区别。

  因此不同的蝉鸣在蝉听起来都是不一样的,这也让『蝉鸣』成为了其种群间有效的隔离方式——传声隔离机制

  图源yabai

  不过值得注意的是,卡伦尼亚属(Karenia celatata)下的蝉(Cicadidae,Cicadettinae)既没有鼓膜,也没有可摩擦发声的器官,因此也被认为是“哑巴”蝉,那么它们该如何向同类发出呼唤呢?

  一只“哑巴”蝉 图源克里斯蒂安

  来自加州大学戴维斯分校的昆虫学家克里斯蒂安·南森和西北农林科技大学植物保护学院的魏琮教授在他们的研究中回答了这一问题。

  “虽然卡伦尼亚属下的蝉缺乏其他大多数蝉所特有的鼓膜发声结构,但用‘哑巴’来形容具有误导性,因为它们的确会发出声音”南森说道。

  研究人员借助高光谱分辨率成像技术拍摄了“哑巴”蝉发声所涉及结构,包括前翅、鳃盖、身体表面十字形的隆起和翅膀根部,结果都发生了形态上的改变。

  换而言之,“哑巴”蝉可以通过前翅肋部撞击鳃盖来产生声音,与鼓膜压缩发声和摩擦发声相比,这种方式更像是在敲鼓。

  注意看翅膀 图源研究附件

  如果将它的声音加入到蝉鸣队伍,就仿佛组成了一支风格多样且声音洪亮的交响乐队。同时,这种新的敲击发声机制也用于卡伦尼亚蝉种内交流,并能起到鸣叫的作用。

  此外研究人员还观察到,当种群内第一只雄性开始拍打翅膀发出声音后,周围越来越多的雄性会加入进来,组成大合唱。甚至通过拍手或敲击竹竿发出的声音,也可以触发蝉的合唱团。

  参考文献:

  1.雷仲仁,周尧.蝉鸣特征及其在分类学上的意义:同翅目:蝉总科[J].昆虫分类学报, 1994, 16(1):51-59.DOI:10.1007/BF02943514.

  2.Why are cicadas so noisy?

  https://www.britannica.com/story/why-are-cicadas-so-noisy

  3.How Do “Mute” Cicadas Produce Their Calling Songs?

  https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0118554

  END

  作者:许舟 中国科普作家协会优秀科普作品银奖获得者

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 2025年数字丝路发展论坛新闻发布会

  • 不再遗憾!因为“这条小鱼在乎”

独家策划

推荐阅读
钙钛矿太阳能电池因成本低、效率高、易加工等优势备受关注,可应用于光伏发电、车载光伏、光伏建筑等领域。
2025-07-03 09:59
目前,对于10厘米以上大型空间碎片,航天器通常采用主动规避的策略,通过轨道调整,避开可能的碰撞路径。
2025-07-03 09:58
6月26日,中国民航局官网发布公告,提到为切实保障航空运行安全,自2025年6月28日起,禁止旅客携带没有3C标识、3C标识不清晰、被召回型号或批次的充电宝乘坐境内航班。
2025-07-03 09:56
药膳制作师既要懂烹饪,是餐厅的大厨,又要懂中医药理论知识,特别是能够作为食药物质的中药材。
2025-07-03 09:55
运动有助于健康和抗衰老。但究竟是什么让运动有这种奇效呢?我国研究团队历时6年,首次系统解析了人体对急性单次运动与长期规律运动的分子-细胞动态响应谱,揭示肾脏是运动效应的关键应答器官——其内源代谢物甜菜碱作为衰老延缓的核心分子信使,通过靶向抑制天然免疫枢纽激酶TBK1,协同阻遏炎症并缓解多器官衰老进程。
2025-07-03 05:20
近日,四川乐山一小伙感觉身体不适独自乘出租车前往医院就诊,途中开启“超强自救”模式:联系妈妈告知情况、打110报警求助、打120告知医院准备急救。如果长期处于焦虑引起的躯体化障碍状态,患者会反复出现头痛、心慌、呼吸急促、胃肠紊乱、肢体疼痛、睡眠问题等。
2025-07-02 10:06
使用人工智能大模型时,不少人或许都遇到过类似问题:它们有时会捏造细节,甚至“一本正经地胡说八道”。当“喂给”大模型的训练数据包含虚假信息时,它就会产生“幻觉”、给出错误答案。
2025-07-02 10:05
中国国际航空公司所属的国产C909客机平稳降落在蒙古国乌兰巴托成吉思汗国际机场,标志着国航首条C909国际航线正式开通。早8时许,这架C909客机从呼和浩特起飞,经过1个多小时飞行抵达乌兰巴托。
2025-07-02 10:03
农业是国民经济的基础,农业领域形成新质生产力是国民经济形成和发展新质生产力的基础和“底盘”。 农业新质生产力是通过提升劳动者素质、优化劳动资料和创新利用劳动对象,实现全要素生产率的显著提高。
2025-07-02 10:01
团队基于卫星遥感数据构建了1988年至2021年青藏高原30米分辨率人工草地数据集,明确了青藏高原主要的人工草地类型及其时空分布特征,并揭示了青藏高原人工草地的迅速扩张及其驱动机制。
2025-07-02 09:59
屠光绍认为,金融机构在应用人工智能时必须在服务投资人与消费者之间寻求平衡,避免AI鸿沟,坚守金融服务大众的初心。鲍建敏倡导构建产学研深度融合、开放共赢的人工智能金融生态体系,搭建跨机构、跨领域的协同创新平台。
2025-07-01 10:13
6月30日,2025温布尔登网球锦标赛在英国伦敦拉开大幕,引发球迷关注。在草地球场,球的速度更快且弹跳不规则,比赛回合较短,发球就成为球员们的重要“武器”。红土球场并不是天然土壤,而是分层分布着碎砖粉、白色碎石灰石、碎石等。
2025-07-01 10:09
7月1日起,医保定点医药机构在销售药品时,必须按要求扫药品追溯码后方可进行医保基金结算;2026年1月1日起,所有医药机构都要实现药品追溯码全量采集上传。步,进入国家医保局微信公众号主页,点击服务、药品追溯信息查询,进入查询页面;或进入国家医保局微信公众号消息对话页,点击医保服务、药品追溯信息查询,进入查询页面。
2025-07-01 10:09
记者从国家航天局获悉,7月1日,该局发布行星探测工程天问二号探测器在轨获取的地月影像图。(国家航天局供图)  月球全色图,由天问二号探测器的窄视场导航敏感器于2025年5月30日15时拍摄,经辐射校正处理后制作而成。
2025-07-01 10:08
龙芯中科近日正式发布基于国产自主指令集龙架构研发的服务器处理器龙芯3C6000系列芯片、工控领域及移动终端处理器龙芯2K3000/3B6000M芯片以及相关整机和解决方案。
2025-07-01 10:06
四大家鱼,即青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼,是我国重要的经济鱼类,占淡水鱼类养殖总量的“半壁江山”,尤以长江流域所产鱼品质最优。但人工养殖久了,鱼类品质逐渐下降,需要捕捞野生鱼种来更换,确保鱼类种质“基因库”稳定。
2025-06-30 04:50
FAST如今每天观测时长接近24小时,每年总观测时长超过5300小时,持续不断地为科学家提供宝贵的数据。
2025-06-30 09:52
华南农业大学积极探索应用大数据、人工智能等技术加速育种创新,“华航香银针”就是创新成果之一。
2025-06-30 09:51
在近日落下帷幕的第十五届全国周培源大学生力学竞赛中,一位特殊的“考生”吸引了人们目光。
2025-06-30 09:51
6月29日,在海南文昌卫星超级工厂项目建设现场,各方正全力以赴加快工厂投产进程。
2025-06-30 09:51
加载更多