螽斯化石揭示2.4億年前蟈蟈已經能發出多種不同頻率的鳴聲

2025-12-09 19:00:43 分類：探索 閱讀(43587)

1.6億年前蟈蟈生態復原圖。（楊定華繪制）

2.4億年前蟈蟈的鳴器：音齒（紅框內部分）及其局部放大圖（右）。（中科院南古所供圖）

1.6億年前蟈蟈的聽器（紅框內部分）及其局部放大圖（右）。（中科院南古所供圖）
（神秘的前蟈地球uux.cn）據新華社（記者王玨玢、鄧華寧）：記者從中國科學院南京地質古生物研究所獲悉，蟈已中、發出法、多種的鳴德等國古生物學者通過建立遠古蟈蟈化石的不同形態數據庫，還原重建出這類昆蟲在遠古時期的頻率鳴聲特點。研究發現，化石早在2.4億年前，揭示經蟈蟈已經能發出多種不同頻率的億年鳴聲。相關研究成果12月13日發表在《美國科學院院報》上。前蟈
蟈蟈學名螽斯，蟈已是發出一類鳴聲洪亮的常見昆蟲。此次研究中，科研人員檢視了全球各地館藏的1000多塊化石標本，建立起2.4億至1億年前遠古蟈蟈化石的關鍵形態特征數據庫，并對這一時期蟈蟈的鳴聲頻率進行了系統重建。研究發現，早在2.4億年前，蟈蟈的鳴聲頻率已經復雜多樣，在4至16千赫茲均有分布。此時，一部分蟈蟈已能發出12至16千赫茲的高頻鳴聲，這也是迄今整個動物界最古老的高頻聲音記錄。
進一步的數據庫分析表明，2.4億至1億年前，不同種類的蟈蟈發聲頻率明顯不同，這極大地降低了干擾，提高了聲音交流的效率。綜合蟈蟈鳴器、聽器的形態特點，研究人員判斷，早在1.6億年前，雄性蟈蟈之間已經能靠聲音傳遞如爭奪領地、求偶等復雜信號。
綜合其他古生物化石證據，研究團隊還對遠古森林中的聲音做了還原。“我們發現，在2億多年前，森林中的聲音由昆蟲鳴聲占據主導。到1.8億至1.6億年前，增添了青蛙、鳥類的聲音。直到大約1億年前，各類鳴聲動物種類增多，漸趨復雜的‘森林交響樂’也越來越接近現代的面貌。”領導此項研究的中科院南古所研究員王博說。
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（神秘的地球uux.cn）據江蘇廣電融媒體新聞中心（董雯 編輯 趙川）：聲音交流是動物最重要的通訊方式之一，通常被用于求偶、交配、捕食和躲避天敵等行為中，由于聲學景觀無法直接保存在化石記錄中，我們對早期聲學景觀面貌以及動物聲音交流行為的起源和演化了解非常有限。
近日，中國科學院南京地質古生物研究所的科研人員，建立了首個化石直翅目形態特征數據庫，通過兩億年前的螽斯化石，揭示中生代聲學景觀的演化，相關研究成果于今天在線發表于《美國科學院院報》。
在動物界，直翅目是多樣性最高的鳴聲動物，其中，螽斯即俗稱的蟈蟈，在中生代非常繁盛，是動物聲學演化研究的理想類群。科研人員以中生代螽斯化石為研究對象，分析了該類群聲音器官的形態特征，并重建了中生代螽斯的鳴聲頻率。
中國科學院南京地質古生物研究所博士生許春鵬解釋：“蟈蟈主要是靠兩個前翅相互摩擦來發出聲音，我們在產于2.4億年之前的蟈蟈化石中，根據保存下來的發音結構重建了聲音頻率，這些聲音頻率最高的已經超過了16kHz，是高頻的聲音，也是整個動物界高頻聲音最古老的化石記錄。”
科研人員還在侏羅紀鳴螽化石中發現了保存精美的聽器，無論是在大小、位置還是在結構上，和一些現生螽斯的聽器幾乎一樣。許春鵬告訴記者：“我們在一些雄性的蟈蟈化石中也找到了這種聽器結構，再結合它的發音器官，這兩個證據就能夠很好地證明，在距今大約1.6億年之前，這些雄性蟈蟈之間就已經能夠具有聲學交流行為，他們通常會因為求偶、領地等各種原因進行爭斗。”
另外，這項研究最為重要的一項結論，就是為昆蟲和早期哺乳動物的聲學共演化假說提供了證據。早期哺乳動物大多為夜晚活動的小型食蟲類的動物，螽斯善于鳴叫，通常是前者最理想的食物來源。
科研人員發現，中生代螽斯在早-中侏羅紀發生了一次明顯的類群更替，從哈格鳴螽科主導轉為鳴螽科主導，時間上恰好對應了早期哺乳動物的輻射事件，并伴隨其聽覺能力的提高。許春鵬介紹：“這些早期的哺乳動物作為捕食者，很可能對螽斯的演化產生了自然選擇的作用，促進了聲學能力更強的鳴螽科昆蟲的崛起，反過來講，鳴螽早早地演化出了高頻的聲音，也很可能進一步促進了哺乳動物聽覺能力的提高。”
相關：2億年前蟈蟈嗓門有多高？化石研究得出答案
（神秘的地球uux.cn）據科技日報（記者 張曄）：12月13日，《美國科學院院報》（PNAS）在線發表了一項中國科學院南京地質古生物研究所的成果，科研人員對全球各大博物館1000多塊螽斯化石進行研究，重建了其鳴聲頻率的宏演化歷史，發現在2.4億年前的三疊紀，螽斯可以發出高達12—16kHz的鳴聲,這也是整個動物界最古老的高頻聲音記錄。
直翅目昆蟲是現今多樣性最高的鳴聲生物，包括常見的蟋蟀、螽斯、蝗蟲等。其中螽斯（俗稱蟈蟈、紡織娘）可以利用前翅間的相互摩擦發出聲音，依靠前足的聽器（鼓膜）接收聲音信號。螽斯在中生代非常繁盛，因此是動物聲學演化研究的一類理想類群。
中國科學院南京地質古生物研究所的博士研究生許春鵬在王博研究員和張海春研究員的指導下，從世界各地的博物館檢視了1000多塊直翅目化石標本，建立了螽斯化石的關鍵形態特征數據庫，并根據生物物理模型，對中生代螽斯的鳴聲頻率進行了系統重建。
研究還發現，在早中侏羅世，螽斯類群發生了明顯的類群轉換現象：原本占據主導地位的哈格鳴螽科昆蟲開始衰落，具有“更高的聲學能力”的鳴螽科昆蟲開始崛起。許春鵬認為，這是因為鳴螽科昆蟲的鳴聲頻率為雙峰分布，高頻鳴聲有利于躲避捕食者的探查，低頻鳴聲能夠傳播更遠的距離。
這也表明，在同一時代的生態系統中，已經出現聲學生態位分區，它可以極大地降低聲學交流時其他聲學信號的干擾，提高聲學交流的效率。因此，高效的聲學交流能力很可能是中生代早期螽斯輻射演化的驅動因素之一。
相關：螽斯化石揭示中生代聲學景觀的演化
（神秘的地球uux.cn）據中新網南京12月13日電（記者 楊顏慈）：記者13日從中國科學院南京地質古生物研究所獲悉，該所研究人員揭示了中生代螽斯聲學行為的演化，為昆蟲和早期哺乳動物的聲學共演化假說提供了證據，也為動物的聲學演化機制和中生代的聲學景觀提供了新信息。
聲音交流是動物之間最重要的通訊方式之一，對動物的生存具有非常重要的意義。聲音交流通常被用于求偶、交配、捕食和躲避天敵等行為中，這也構成了現代生態系統中紛繁復雜的聲學景觀的一部分。
專家介紹，直翅目昆蟲是現今多樣性最高的鳴聲生物，包括常見的蟋蟀、螽斯、蝗蟲等。其中，螽斯(俗稱蟈蟈、紡織娘)可以利用前翅間的相互摩擦發出聲音，依靠前足的聽器接收聲音信號。螽斯在中生代非常繁盛，是聲學演化研究的理想類群。
中國科學院南京地質古生物研究所博士生許春鵬在該所研究員王博和張海春指導下，研究了全球各地館藏的直翅目化石標本，年代跨度約從2.4億年前到1億年前，涉及的螽斯化石物種有190種，在此基礎上建立了螽斯化石的關鍵形態特征數據庫，并對中生代螽斯的鳴聲頻率進行了系統重建。
該項研究由中國科學院南京地質古生物研究所、臨沂大學、法國國家自然歷史博物館、德國黑森州立博物館、俄羅斯科學院古生物研究所、英國自然歷史博物館和美國自然歷史博物館的研究團隊共同完成。
該研究總結和梳理了動物重要的聲學演化事件并發現，中生代聲學景觀與現代完全不同：在三疊紀，由昆蟲尤其是螽斯的鳴聲占據主導；早侏羅世青蛙和晚侏羅世鳥類的出現帶來了新的聲音；直到白堊紀，森林中的聲學景觀才接近現代面貌——熱帶地區由昆蟲和青蛙的叫聲占據主導，而在溫帶地區鳥類的叫聲更為豐富。
相關研究成果于2022年12月13日在線發表于《美國科學院院報》(PNAS)上。
相關：2億年前昆蟲化石，“重塑”蟈蟈叫聲
（神秘的地球uux.cn）據南京日報（記者 馬金 通訊員 盛捷）： 近日，中國科學院南京地質古生物研究所的古生物學家建立了首個化石直翅目形態特征數據庫，以中生代螽斯化石為研究對象，分析了該類群聲音器官的形態特征，并重建了其鳴聲頻率的宏演化歷史。相關研究成果于2022年12月13日在線發表于《美國科學院院報》（PNAS）上。
螽斯俗稱蟈蟈。包括蟈蟈在內的直翅目昆蟲，是現今多樣性最高的鳴聲生物。該研究由中科院南京地質古生物研究所的博士研究生許春鵬在王博研究員和張海春研究員的指導下完成，“重塑”了蟈蟈的叫聲，讓人們得以聆聽2億年前的“交響樂”。
“此次研究主要取得了五項成果。”許春鵬介紹，研究團隊重建了中生代螽斯的鳴聲頻率，發現了最古老的昆蟲聽器和復雜聲學行為，研究了中生代螽斯的類群轉換和聲學演化，為螽斯和早期哺乳動物的聲學共演化假說提供了證據，也為中生代的聲學景觀提供了新認識。
記者了解到，研究團隊對南非和哈薩克斯坦標本研究發現，早在三疊紀中期螽斯就已經可以發出高頻的鳴聲，這也是整個動物界最古老的高頻聲音記錄。而高效的聲音交流能力很可能是中生代早期螽斯輻射演化的驅動因素之一。“我們還在侏羅紀鳴螽化石中發現了保存精美的聽器。”許春鵬說，研究表明，早在侏羅紀雄性螽斯間的復雜聲學行為，即爭斗和領地行為已經出現。
本研究總結和梳理了動物重要聲學演化事件，發現中生代聲學景觀與現代完全不同：在三疊紀由昆蟲尤其是螽斯的鳴聲占據主導；早侏羅世青蛙和晚侏羅世鳥類的出現帶來了新的聲音；直到白堊紀，森林中的聲學景觀才接近現代面貌。