昆虫是如何感受到空气传来的声音 物理

如题所述

第1个回答  2020-10-10
声音是由介质(气体、液体、固体)的振动产生的声波。动物的听觉就是指它们通过一定的听觉器官来感受这些振动。大多数昆虫都能感受外部的振动或声波,它们具有一个或多个感受声音或振动的感觉器官。昆虫不仅能听到外部世界的声音,而且还可能具有比其他动物更敏感的听觉感受器。有些昆虫甚至会听捕食者的声音,以逃避它们的追捕。昆虫听觉器官感知并解释声音,把声音转变为神经信号,传送到中枢神经系统加工处理后,再传出到相关反应器以作出反应。昆虫的听觉有助于它们与其他昆虫的交流、导航、定位、寻找食物来源、躲避天敌等,使它们更好地适应生存环境。

昆虫主要有四种不同类型的听觉器官。

一、鼓膜器(Tympanal Organs)

棉蝗的鼓膜器(听器)。

很多昆虫都有一对鼓膜器,用于感受听觉。当鼓膜器感受到空气分子的振动(声波)时会颤动。顾名思义,这些听觉器官感受声音和振动的方式与乐队打击大鼓的鼓膜的原理大致相同。鼓膜器也由一层膜组成,膜紧紧地伸展在一个充满空气的空腔腔道上方,鼓膜用于感受空气振动产生的声波。昆虫的这种听觉机制与人类和其他动物的耳膜器官完全相同。所以许多昆虫的听觉方式与我们的很相似。昆虫还有一种特殊的感受器,叫弦音器(chordotonal organ),它能感知鼓膜器的振动,并将声音转化为神经信号传输到中枢神经系统。使用鼓室器来感受听觉的昆虫中,最典型的如蝗虫、蟋蟀、蝉以及一些蝴蝶和蛾子。

蟋蟀的鼓膜器(听器)

二、江氏器(Johnston's Organ)

在有些昆虫触角基部的第2节——即梗节(pedicel)上,分布着一些泡状感受器,这些感受器上的的细胞可感受到声音的振动,它们被称之为江氏器(Johnston's organ)。江氏器的功能就是收集听觉信息。蚊子和果蝇就是通过江氏器来听外部声音振动的。果蝇的江氏器主要是用来感知配偶的翅膀拍打频率,天蛾的江氏器可帮助平衡它们的飞行。蜜蜂的江氏器可帮助其定位食物来源。江氏器是昆虫纲中的有些昆虫才有的感受器,它是马里兰大学的医学外科教授Christopher Johnston(1822-1891)发现的,所以就用他的名字来命名为“Johnston's organ”,汉语译为“江氏器”。

三、刚毛(Setae)

鳞翅目昆虫(蝴蝶和蛾类)和直翅目昆虫(蚱蜢、蟋蟀等)的幼虫会使用身上的一种小硬毛来感知声音的振动,这些小硬毛也叫刚毛(setae)。鳞翅目幼虫(caterpillars)的刚毛一旦感受到声音振动,它们常常会做出一些防御性行为反应。有些幼虫会完全停止运动,身体蜷缩装死,而另一些幼虫则会收缩肌肉,摆出战斗的姿势准备应对险情。刚毛在许多物的身上都有,但并不是所有的刚毛都是用来感知声音振动的器官。

四、唇基侧片(Labral Pilifer)

天蛾科中有些天蛾(hawkmoths)的口器上唇基部两侧有一种特殊的构造具有听器的功能,可使这些天蛾能够听到超声波,特别是蝙蝠发出的用于回声定位的超声波。这种位于上唇基部两侧的小骨片细小如毛状,叫唇基侧片或唇基侧突(labral pilifer)。唇基侧片可以感知特定频率的振动。抓捕来的天蛾,用这些频率的振动刺激,唇基侧片会发生特殊的运动。天蛾在夜间飞行时,常常会受到蝙蝠的捕猎。蝙蝠在夜间又是通过发出超声波以回声定位天蛾所在的位置,在天蛾针对蝙蝠的反捕食适应中,它们就是通过唇基侧片来感知蝙蝠发出的超声波,以躲避蝙蝠的跟踪和捕食。
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