蟋蟀的耳朵

蟋蟀有聽覺靈敏的“耳朵”。但是它們的“耳朵”并不是長在頭上，而是長在一對前足的小腿縫隙里。因為蟋蟀的聽覺器官長的位置很特殊，它們對不同方向傳來的聲音反應(yīng)也不一樣。



那么，雌蟋蟀該如何聽到聲音的呢？

原來，當(dāng)雄蟋蟀舉起的兩翅翼合攏時，便共同摩擦發(fā)生頻率約為5千赫（每秒5000周）的短暫振蕩。其結(jié)果是每次翅翼合攏時會發(fā)出一串幾乎由5千赫純音組成的脈沖，可以持續(xù)15～20毫秒。通常這種聲音非常響亮。而翅翼重新分開時則不產(chǎn)生聲音。但是在間隔約35毫秒后，兩翅翼隨即又合攏而發(fā)出音節(jié)，頻率為每秒30音節(jié)左右。最常聽到的雄蟋蟀發(fā)出的聲音是一個4音節(jié)串，隨后又出現(xiàn)一短暫的沉寂，通常是每秒重復(fù)2～4次。



生理學(xué)的研究表明，蟋蟀的聽覺器官與人類的聽覺器官結(jié)構(gòu)大致相似；一個聲音通過傳導(dǎo)系統(tǒng)（包括鼓膜，也稱鼓室）使一系列的聽覺感受器細(xì)胞興奮，后者再使聽神經(jīng)元興奮。但是蟋蟀的耳朵是長在兩前足的膝部下面。在這里每一脛節(jié)的表面上有一對鼓膜，這對鼓膜的下面排列著55～60個聽覺感受器細(xì)胞。聽覺感受器細(xì)胞發(fā)出的神經(jīng)軸突向上延伸到腿而形成神經(jīng)束，也就是聽神經(jīng)。延伸的終點(diǎn)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的前胸神經(jīng)節(jié)。用電子儀器記錄到的雌蟋蟀聽神經(jīng)所顯示的電活動證實，雌蟋蟀聽覺感受器細(xì)胞對空氣傳播的聲音作出反應(yīng)，其頻率范圍在3千赫到超聲頻（相對人類聽覺而言）之間。顯然，雌蟋蟀大多數(shù)感受器對5千赫左右的聲頻能有最好的反應(yīng)，而這種頻率似乎正好是雄蟋蟀求偶鳴唱的載波頻率。



聲學(xué)科學(xué)家認(rèn)為，雌蟋蟀面臨的問題，就是兩只長在前足的耳朵，彼此相距只有1厘米左右，而頻率為5千赫的純音的波長卻有7厘米左右。如是這種情況，那么從任何一個聲源到達(dá)兩側(cè)耳朵外表面的聲音之間的強(qiáng)度差異至多只有幾分貝，這樣的微小差異，不足以引導(dǎo)雌蟋蟀找到求偶鳴唱的雄蟋蟀。很明顯，這是雌蟋蟀身上的氣管系統(tǒng)使得兩耳之間的聲音差異明顯增大，而這種增大是通過氣管內(nèi)傳播時間、共振和相移等的消除以及加強(qiáng)相交替的波浪現(xiàn)象來實現(xiàn)的。很可能是共振頻率接近于雄蟋蟀求偶鳴唱載波頻率的氣管系統(tǒng)經(jīng)過進(jìn)化而成了一種定向的聽覺的輔助器官。然而關(guān)于蟋蟀氣管對聽覺所起的輔助作用的機(jī)理至今仍是一個無人鮮知的謎。雌蟋蟀的這種對求偶鳴唱的追蹤，現(xiàn)在仍然是昆蟲行為學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)，以及近代聲學(xué)共同研究的課題。