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动物以振动波作为一种重要的通信手段,可能有数百万年的历史了,但是,作为一种生物信息,我们对这种通信形式的认识只有几十年的历史、随着技术的发展,我们已能回答这样一个复杂问题:动物是如何发送和接收通过地面、植物、空气等媒介物传播的信号的。振动波提供的信息可以用于寻找食物、选择配偶、性别竞争和同种动物的联络等方面,无论是昆虫,还是大象,都能很好地利用这种通信方式。
几个世纪以来,昆虫学家一直想知道蜜蜂究竟是通过何种方式向其同伴传达蜜源信息的。直到20世纪40年代,科学家才第一次弄清楚,原来它们是通过舞蹈动作来传递蜜源信息的,起初科学家们认为,蜜蜂的舞蹈是一种不产生任何振动的安静舞蹈,其他蜜蜂通过观察侦察蜂的舞蹈动作,了解有关蜜源地的信息。但这里有一个难以解释的问题,蜂房通常都较黑暗,蜜蜂是如何看清侦察蜂通过舞蹈动作传达的信息含义的呢?显然,它们应该还有其他交流手段。
蜜蜂虽然听不见通过空气传播的声音,但它对振动波却非常敏感,科学家发现,蜜蜂跳舞时常常伴随着一种低频振动波,这种低频声人耳无法听到,但其他蜜蜂凭借其触角能清晰地感觉到侦察蜂发给它们的信息。这种低频振动波在蜜蜂通信交流中起着至关重要的作用。
蜜蜂又是如何确定方向的呢?科学家发现,蜜蜂能利用太阳作为确定方向的指南针。如果它沿着蜂房垂直向上跳,说明花丛位于太阳所在的方向。如果它垂直向右45度,就意味着花丛在太阳右边45度处,其他蜜蜂在收到这些信息后能非常准确地找到蜜源,误差率小于10%。
某些昆虫还能通过发送振动信号,招引其他种类昆虫为自己提供保护。在炎热的亚马逊雨林中,栖居着一种热带蝴蝶,当毫无自卫能力的蝴蝶幼虫遭到黄蜂攻击时,它们通过发声器官奏出美妙歌声,召来大批蚂蚁保镖,从而避免被黄蜂荼毒。
蝴蝶幼虫的体内生有很多微小的发声器官,其中两个器官长在脑后,呈细杆状。其他发声器官则呈突起状,排成一列。当毛虫的头缩进伸出时,两根细杆不断击打那些突起,从而发出声音。然而,毛虫发出的声音不是通过空气传播,而是以1877赫兹的频率,通过引起周围植物的茎和叶的振动进行传播,蚂蚁通过腿部可以清晰地感觉到这种振颤信号。
蝴蝶幼虫与蚂蚁实际上形成了一种互利共生关系。蝴蝶幼虫以植物嫩叶和叶子分泌的蜜汁为食,吃下这些食物后,其尾部能分泌一种氨基酸,这种氨基酸是蚂蚁赖以生存的食粮,,作为回报,蚂蚁保护毛虫不受它们的天敌――黄蜂的攻击。蚂蚁对自己的衣食父母――毛虫可以说是呵护备至,只要毛虫一发出警报,大批蚂蚁便会蜂拥而至,将黄蜂团团围住,拖住它的腿。不让它靠近毛虫。除非黄蜂不要命,否则它只有逃之夭夭。
一般来说,动物的形体越大,发出的声波振幅就越大,频率就越低,从而在体内和肺里产生更强的振动、比如大象能发出20赫兹以下的低频隆隆声,这些次声波低于人耳的感知范围,这种强烈的次声波,可以帮助大象与远处的同伴进行通信联络,像鸟鸣之类的高频声波,在遇到树木等障碍物时会向四处散射,并很快湮灭掉,而大象发出的低频隆隆声有非常长的声波距离,很难被障碍物阻断
大象的次声波究竟能传多远,取决于天气情况。在理想天气情况下,大象的隆隆声可传播10千米以上,而在天热和风大的气候条件下,大象的次声波最多只能传播4千米。
在天气恶劣的情况下,大象则通过地面发送和接收振动波信号。在地面上传播的振动波是大象通过跺脚产生的一种振动波信号,有时大象冲着地面高声怒吼也能产生这种振动波信号,其传播距离可达32千米。
大象的掌心异常灵敏,当振动波信号传到大象的脚下时,它的掌心首先感觉到来自地面的振动,然后振动波信号通过它的骨骼传到它的内耳,这一传导过程被称为“骨骼传导”。而大象脸颊上厚厚的脂肪层则起扩音器的作用,能将接收到的振动波信号放大。海洋哺乳动物的脂肪层也具有这样的功能,它被科学家称为“听觉脂肪”。
科学家发现,大象的耳朵对来自地面的信号可能更为敏感。大象耳朵内的神经与其脚掌趾相接,信号能直接传到它的头部。大象的鼻尖含有丰富的帕西尼体和迈斯那血球――一种专门用来探测微弱运动和振动的神经末梢。大象在接收振动波信号时将鼻尖触及地面,此时它的鼻尖就起到了扩音器的作用。
(选自《百科知识》2010年第2期,有改动,本栏插图/魏勇)