【1.6亿年前的侏罗纪森林,是谁在发出超声波?】
当我们想象侏罗纪时,脑海里通常是恐龙的咆哮。但其实,那个世界最活跃的声音来自潜伏在树叶间的昆虫,正如你在视频中听到的那样。
你可能会问,声音看不见摸不着,早就消散在空气里了,又不能变成化石,科学家是怎么知道1.6亿年前的虫子是怎么叫的?
脊椎动物靠声带等软组织发声,死后很快腐烂。但昆虫不同,它们发声不用肉,用的是几丁质硬壳。螽斯(蝈蝈的祖先)的前翅上长着带有微小齿列的音锉和坚硬的刮器。它们快速开合双翅,刮器摩擦音锉,就像用硬纸板刮塑料梳子一样发出声音。
这些极其坚硬的微小结构在岩层中完美保留了下来,成为了记录远古声音的物理密码。
前两天,PNAS杂志刚刚发表了一篇研究论文。
科学家把来自内蒙古九龙山组地层的侏罗纪昆虫化石放在显微镜下,测量了化石翅膀上每一颗微小牙齿的大小、间距以及发声薄膜的面积。有了这些详尽的物理参数,科学家结合生物力学模型和人工智能算法,在计算机里模拟了远古昆虫翅膀摩擦的过程,成功反向推算出了它们当年鸣叫的频率。
结果出人意料。这些侏罗纪昆虫发出的不是嘈杂的噪音,而是频率极其单一的纯音,其中有一个物种甚至发出了超过2万赫兹的高频,这已经超出了人类的听觉上限,属于超声波。
昆虫大声鸣叫是为了求偶,但这无疑会暴露位置引来天敌。它们为什么要把声音变成纯音,甚至拔高到超声波的频段呢?
这是自然界极为高明的物理隐身策略。
捕食者靠两只耳朵接收声音的时间差来精准定位猎物。但纯音的声波太均匀连续了。当连绵不断且单一的声波涌入耳朵时,捕食者的大脑无法算出准确的时间差,就会陷入能听到声音却找不到方向的混乱。
而演化出超声波,则是因为高频声音的物理特性。声音频率越高,在空气中衰减得越快,越容易被树叶和湿度吸收。超声波穿透力极差,传不远。这恰恰是昆虫想要的。它们只需让几米内的同伴听到即可,声音传不远,远处的捕食者就根本接收不到信号。这就像是在森林里建立了一个专属的近距离通讯频道。
以前科学界普遍认为,昆虫演化出超声波,是为了躲避使用回声定位的蝙蝠。但蝙蝠直到5000多万年前才在地球上大规模出现。这些虫子生活在1.6亿年前,那时连蝙蝠的影子都没有。
那么,究竟是谁把它们逼上了超声波的演化之路?
答案是早期的哺乳动物,也就是我们的祖先。
侏罗纪的早期哺乳动物为了躲避恐龙,只能在夜间活动。为了在黑夜里捕食昆虫,它们逐渐演化出了极其精密的听小骨,听觉范围大幅拓宽。为了保命,昆虫只能被迫改变翅膀发声器官的结构,把声音频率越推越高,最终推到了超声波领域,再次逃离了当时哺乳动物的听觉上限。
没有任何物种是孤立存在的。大自然利用声音作为纽带,让早期哺乳动物的耳朵和远古昆虫的翅膀在漫长的岁月中互相角力。昆虫的歌声塑造了哺乳动物精密的听觉,而哺乳动物的捕食压力,又倒逼昆虫唱出了超越极限的声音。
【参考资料】
Gu, Jun-Jie, Fernando Montealegre-Z, Thorin Jonsson, et al. "Reconstruction of an extinct soundscape reveals ultrasonic communication in the Jurassic." Proceedings of the National Academy of Sciences 123, no. 36 (2026): e2615107123. http://t.cn/AXp3TLcL
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