由北美两栖动物观察计划(NorthAmericanAmphibianMonitoringProgram)所收集许多物种合唱的数据分析 , 显示了即使在1.4kHz到2.2kHz的频率区间非常嘈杂 , 许多青蛙还是会在该频段中发出求偶声 。 图2(b)显示了绿树蛙的求偶声在该频段之外有两个局部的高峰 , 分别为834Hz和2730Hz 。 虽然绿树蛙求偶声的峰值分别位在该频段的两侧 , 但周围的噪音依旧让它们难以寻找潜在配偶 。
这种演化压力 , 可能让绿树蛙——或许还有其他种蛙类——产生了降低噪音的调节能力 。 在嘈杂的1.4kHz到2.2kHz频率区间中段的共振频率下 , 树蛙充气的肺部会有最强烈的振动 , 这有助于减弱该频段的噪音 。
当将新结果与拥有1.55亿年共同祖先的其他三种蛙类的数据进行比较时 , 研究人员发现所有的青蛙都具有相似的声学关系:肺部共振的频段会位于求偶声的两个峰值之间 。 青蛙的体型是否以及如何影响肺部介导的降噪功能仍有待解答 。
自带降噪耳机:蛙类肺部充气行为 , 可降低耳中的声音信号感觉器灵敏度对特定声音频率范围的震动反应他们已经开始用广义的青蛙生理学模型 , 来研究肺部充气行为背后的机制 。
两栖动物的耳朵 , 有两个处理声音信号的感觉器官——两生类乳突(amphibianpapilla)以及基底乳突(basilarpapilla) 。 两者都含有毛细胞(haircells) , 毛细胞可将振动转换成在听觉神经纤维中的电子信号 , 经过调整后对特定频率会产生反应 。 在模拟了161条独立纤维的频率调整之后 , 研究人员发现鼓膜灵敏度发生最大降幅的频率 , 与两生类乳突和基底乳突重叠的频率范围一致 。
自充气的肺部所产生的振动 , 可能会减低神经纤维在重叠的频率范围内所产生的反应 。 充气的肺部 , 也有可能限制了双频抑制(two-toneratesuppression)的可能性 , 在特定频率范围内的声音 , 可抑制对较低频率范围内的声音所产生的听觉反应 。 而树蛙自1.4kHz到2.2kHz的声音能量 , 可以抑制神经纤维对接收到低频交配声的反应调整 。
研究人员 , 还不能完全确定肺部充气 , 与在特定频率范围内鼓膜的反应降低之间的确切关联 。 但他们估计 , 这可能与降噪耳机中所使用的破坏性干涉(destructiveinterference)类似 。 这项技术利用小型麦克风记录外部的环境噪音;接着 , 信号处理器发出反相的声波 , 对于传入的噪音产生破坏性干涉 。
研究人员假设 , 对于树蛙来说 , 充气的肺部与耳机的麦克风扮演着类似的角色 。 接着 , 声音信号的相位在体内以某种方式进行调整 , 使其在到达鼓膜时与在传到青蛙身体时异相 。 由于另一个声源是透过另一只耳朵从内部到达鼓膜 , 使得情况稍微复杂一些 , 不过研究人员渴望着去弄清楚它们 。 研究人员说:“我们认为我们可以藉由结合额外的激光测量与模型 , 来解决这个问题” 。
参考资料:
1.N.Leeetal. , Curr.Biol.(2021) , doi:10.1016/j.cub.2021.01.048.
2.Z.Chen , J.J.Wiens , Nat.Commun.11 , 369(2020)
【昆虫|在吵杂的环境中,雌蛙要如何听见雄蛙“爱的呼唤”?】3.M.B.J?rgensen , B.Schmitz , J.Christensen-Dalsgaard , J.Comp.Physiol.A168 , 223(1991)
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