如何用超声波打败超声波?飞蛾告诉你


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如何用超声波打败超声波?飞蛾告诉你



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蝙蝠能够利用回声定位来捕猎佳肴 , 而飞蛾则常常出现在它们的菜单中 。 在这场捕食者与猎物的声学军备竞赛中 , 飞蛾也有两手绝活——准确地说是“两翼”绝活:一项新的研究显示 , 飞蛾翅膀上的鳞片能够吸收声波 , 尤其是蝙蝠最爱的超声波 。
“飞蛾和蝴蝶的翅膀都被一层层鳞片覆盖着 , 这些鳞片由一种叫做甲壳素(chitin)的天然聚合物组成 。 大多数昆虫和甲壳动物的外骨骼中都存在甲壳素 。 ”英国布里斯托大学(UniversityofBristol)的托马斯·尼尔(ThomasNeil)说 , 一开始 , 他用声波对飞蛾的翅膀进行轰击 , 观察回弹的情况 。
“我们发现 , 被超声波击中时飞蛾鳞片会与之共振 , 共振频率与蝙蝠用于回声定位的超声波频率几乎是一致的 。 ”振动将超声波的能量转化成了机械能 , 这会减弱传回到蝙蝠的回声 。
【如何用超声波打败超声波?飞蛾告诉你】
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“这可能不是巧合 。 由于具有特定的形状和大小 , 这些鳞片的共振频率恰到好处 , 让它们能够吸收来自狩猎蝙蝠的声波能量 。 ”接下来 , 尼尔和同事对一系列不同鳞片的声波阻尼性能进行了建模 。
“飞蛾身上很有趣的一点是 , 所有的鳞片都有着不同的形状和大小 。 我们发现 , 每个鳞片的共振频率都有细微的差别——合在一起 , 它们能吸收的(声波)频率范围就很大了 。 ”这个范围包括了蝙蝠回声定位的频率 , 尼尔在美国声学学会会议(MeetingoftheAcousticalSocietyofAmerica)上报告了这一发现 。 这说明 , 即使在野外遇到了一大波蝙蝠 , 飞蛾受到的保护也应该相当周全 。
不过 , 这个策略真能奏效吗?“我们其实不知道这些鳞片对飞蛾的真实保护效果如何 。 但根据我们所有的建模、测量和预测 , 这些鳞片似乎能很有效地帮助飞蛾在夜间躲避蝙蝠 。 ”

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如果有蝙蝠听到了这儿——尼尔会告诉你 , 可能并没有什么办法能挫败飞蛾这一战术 。 “蝙蝠或许只能发出更高振幅的超声波 , 增强超声波的强度 , 以此从飞蛾身上获得更强的回声 。 ”换句话说 , 相比小声“哔哔” , 蝙蝠们或许该用大声“吼叫”来捉到更多的飞蛾 。
翻译:武大可
审校:魏潇
引进来源:科学美国人
本文来自:中国数字科技馆

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