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蝉(知了)会被自己的叫声吵到吗?

本帖由 漂亮的石头2022-07-20 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 老牛头,古生物学/地质学/博物学 阅读原文

    最近正值盛夏,全国各地只要是有蝉的地方,应该都能听到蝉的叫声。

    之前回答了公鸡会不会被自己的叫声吵到,答案是应该不会,公鸡有多种手段防止自己被自己的叫声吵到。

    那么蝉是否会被自己的叫声吵到呢?

    首先和鸡一样,鸣叫的蝉是雄性,打鸣的鸡也是雄性。

    雄性的蝉之所以发声,是为了吸引雌性的蝉来与自己交配,所以从听力上说,雌蝉是肯定可以听到雄蝉的叫声的。

    那么雄蝉是否有听觉呢?

    从解剖结构上来看,雄蝉也是有听觉的,它们有与雌蝉一样的听觉器官,都由听膜(tympanal membrane)、听膜脊(tympanal ridge)和包含听觉感受器(sensory organ)的听囊(auditory capsule)组成,听膜负责收集声音中的声音震动,鼓膜脊负责将鼓膜的震动传导到听觉感受器,听觉感受器通常由 500-2200 个具橛神经胞(scolopidia/scolophore)组成,这种神经细胞可以将机械震动转化为神经信号,从而实现蝉对于声音的感知。

    [​IMG]
    右面中间的是蝉的听觉器官示意图。图片来源:https://www.britannica.com/science/sound-reception/Organs-of-sound-reception-in-invertebrates

    所以雄蝉也是可以听到叫声的,而且雄蝉也需要听其他同种雄蝉的声音来判断竞争对手的位置,从而挑选一个更适合唱歌吸引雌性的地方。

    那么蝉的叫声那么大,蝉用来发声的器官又离它的听觉器官那么近,蝉会不会吵到自己呢?

    首先蝉可能并没有“吵”这个概念,我们觉得蝉吵是因为我们觉得蝉的声音大而聒噪,是就我们的感受而言。对于蝉危害比较大的,还是过强的声音对于蝉听觉器官的损害。

    那么蝉有没有什么方法可以避免自己的听觉遭受自己鸣叫的伤害呢?

    1.雄性蝉的听膜对于偏离鸣叫的主频率并不敏感

    一些雄性蝉的听膜似乎对于频率较低的声音频率更为敏感,而不是雄蝉发出的叫声的主要声音频率,这样蝉听膜接收声音的频率偏好就偏离了其叫声的主要频率,可以降低它们听膜的负担。

    比如Cicada orni听觉最灵敏的频率是在 2.1kHz(人的听觉的频率范围是 20Hz 到 20KHz),而它叫声能量最强的频率是在 4.5kHz,其接受的频率的声音强度可能比其频率最强的声音强度低 17 分贝。[1]

    2.一些雄蝉可以减少听膜的张力来减少损伤

    这一点和公鸡有些相似,减少听膜的张力可以减弱听膜对于声音的敏感度。

    比如Tibicen linnei在鸣叫的时候,会使用肌肉让其听膜产生褶皱,使其处于松弛状态,从而提高其听觉的阈值 20 分贝,减少对于声音的敏感度,这种听觉阈值的提高对于 1Khz 到 16KHz 的声音均适用。[2]

    [​IMG]
    (B)Tibicen linnei 安静的时候的听膜,(C)Tibicen linnei 鸣叫的时候的听膜。图片来源:AUDITORY THRESHOLD CHANGE IN SINGING CICADAS

    参考文献:

    Tuning the drum: the mechanical basis for frequency discrimination in a Mediterranean cicada

    Sexual dimorphism in auditory mechanics: tympanal vibrations of Cicada orni

    sound reception - Organs of sound reception in invertebrates

    Cicada Acoustic Communication

    AUDITORY THRESHOLD CHANGE IN SINGING CICADAS

    魏琮, 罗昌庆. 蝉总科昆虫的发声行为及相关系统学与生态学研究进展[J]. 西北农业学报, 2014, 23(6):1-1.

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