蝙蝠在夜里捕猎,靠的是一套精密的生物声呐——发出超声波,听回声,锁定猎物。但有些蛾子演化出了一套相当刁钻的应对办法:用生殖器发出高频声波,把追捕者的声呐搅乱,让蝙蝠扑空,饿着肚子飞走。
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据研究人员在《英国皇家学会学报B辑》(Proceedings of the Royal Society B)上发表的一项研究,这套策略对付蝙蝠攻击相当有效,以至于在500万到3000万年前之间,蛾子独立演化出了多达七次。研究于11月4日发表。
天蛾是一类体型大、动作敏捷的传粉昆虫。不同支系的天蛾各自演化出了相似的解决方案来应对同一个问题,这种现象被称为趋同演化。研究第一作者、佛罗里达自然历史博物馆演化生物学家保罗·马索尼克(Paul Masonick)表示,这些发现凸显了“捕食者与猎物之间的互动,可以驱动复杂、有时甚至古怪的适应性状的演化”。他补充说:“蝙蝠的捕食一直是昆虫演化的一大驱动力,它显著促成了我们今天看到的蛾类生物声学防御的惊人多样性。”
天蛾又叫斯芬克斯蛾,是结实的夜行昆虫,以悬停在空中吸食花蜜著称,姿态很像蜂鸟。科学家估计全世界约有1600种天蛾,多数生活在温暖湿润的热带地区。
许多种天蛾都会用超声波驱赶蝙蝠,常见的方式是把性器官在腹部结构上摩擦,通过摩擦发声。科学家并不清楚蛾子最初为什么演化出这些产声系统,但他们怀疑这种行为起初是为了帮雄性吸引配偶。
伦敦自然历史博物馆昆虫学家伊恩·基钦(Ian Kitching)为这项研究提供了蛾类图像,他在一份声明中说:“在所有会发声的物种里,雄性都得费很大力气去打动雌性。这可能是声音最初的用途。后来它被征用作防御手段,在蝙蝠俯冲捕杀时暂时把它们搞糊涂。”
在这项新工作中,研究人员想更清楚地了解蛾类抗蝙蝠防御的多样性,以及它们的产声系统是如何演化的。他们把重点放在雄性天蛾上,因为科学界对雌性摩擦发声的记录很少。
研究团队首先测试了几种天蛾在察觉到潜在蝙蝠攻击时的反应,随后解剖了蛾子,用细节图像研究昆虫的产声解剖结构。最后,团队查看了一棵演化树,它显示了不同天蛾物种之间的亲缘关系,以及它们大约在何时从共同祖先分化出来。
在研究人员调查的143种天蛾中,有77种会发出超声波,但方式各不相同。
团队发现,它们都依赖特化的、增大的生殖器鳞片——这些鳞片本来帮助它们在交配时抓住雌性——但蛾子用了三种不同的方法来产生声音:
- 一些物种把生殖器鳞片与腹部末端附近的另一排鳞片摩擦;
- 另一些把它们与腹部边缘的硬刺摩擦;
- 还有一类把生殖器鳞片拖过身体下侧的一片微小突起,这是一种新识别出的机制。
这些方法产生的超声波类型也不同,从连续的吱吱声到不规则的爆发声都有。研究人员发现,那些把生殖器鳞片摩擦身体下侧突起斑块的物种,能发出的声音范围最广。这种多样性可能给它们带来演化优势,让它们能在需要时发展出新的声学防御来对付蝙蝠。
英国布里斯托大学生物学家马克·霍尔德里德(Marc Holderied)没有参与这项研究,他对媒体表示:“显然,天蛾作为一个整体,袖子里的花招比这还多。”
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