新京报讯(记者张璐)12月13日,记者从中国科学院南京地质古生物研讨所(南古所)得悉,科研人员建立了首个化石直翅目形状特征数据库,以中生代的螽斯化石为研讨目标,剖析了该类群声响器官的形状特征,偏重建了其鸣声频率的宏演化前史。
声响沟通是动物最重要的通讯方法之一,对动物的生计有很重要的含义。声响沟通通常被用于求偶、交配、捕食和逃避天敌等行为中,这也构成了现代生态体系中纷繁杂乱的声学景象的一部分。因为声学景象无法直接保存在化石记载中,人们对前期声学景象相貌以及动物声响沟通行为的来源和演化了解十分有限。
直翅目昆虫是如今多样性最高的鸣声生物,包含常见的蟋蟀、螽斯、蝗虫等。其间螽斯(俗称蝈蝈、纺织娘)可通过前翅间的彼此冲突宣布声响,依靠前足的听器(鼓膜)接纳声响信号。螽斯在中生代十分茂盛,因此是动物声学演化研讨的一类抱负类群。
科研人员重建了中生代螽斯的鸣声频率。研讨团队检视了各地收藏的直翅目化石标本,建立了螽斯化石的要害形状特征数据库,并依据生物物理模型,对中生代螽斯的鸣声频率进行了体系重建。对南非和哈萨克斯坦标本研讨之后发现,早在三叠纪中期螽斯就已能宣布高频的鸣声(12-16kHz),这也是整个动物界最陈旧的高频声响记载。
进一步的数据库剖析标明,中生代螽斯现已演化出极高的声响频率多样性,并现已有着十分显着的声学生态位分区现象。声学生态位分区的呈现,能够极大地下降声响沟通时其他声学信号的搅扰,进步声响沟通的功率。高效的声响沟通才能很可能是中生代前期螽斯辐射演化的驱动要素之一。
科研人员还发现了最陈旧的昆虫听器和杂乱声学行为。他们在侏罗纪鸣螽化石中发现了保存精巧的听器。无论是在巨细、方位仍是在结构上,它们和一些现生螽斯(例如鸣螽、沙螽)的听器简直相同。它们别离坐落一对前足的后侧和前侧,由内部椭圆形的硬质鼓膜板和围住在其外侧新月形的软质鼓膜组成。这种结构标明其可能以硬质的鼓膜板为支点,构成杠杆结构以大大地进步声波的传导功率。归纳鸣器和听器的依据阐明,早在侏罗纪,雄性螽斯间的杂乱声学行为(争斗和领地行为)现已呈现。
研讨结果提醒了中生代螽斯的声学行为的演化,为昆虫和前期哺乳动物的声学共演化假说供给了依据,也为动物的声学演化机制和中生代的声学景象供给了新信息。相关研讨成果于2022年12月13日在线发表于《美国科学院院报》(PNAS)上。