蜘蛛如何听见声音?它能将听觉“外包”给蜘蛛网!

2022-03-30 16:38:30

人类和大多数其他脊椎动物都能使用耳膜来聆听,将声波压力转化为大脑信号。但是像昆虫和节肢动物这样的小动物呢?他们能探测到声音吗?如果能听到声音,它们是怎么做到的?

近日,一项关于编织圆蛛的研究发现,蜘蛛会使用它们的网作为扩展的听觉阵列来捕捉声音,可能会提前警告蜘蛛即将有猎物或掠食者到来。研究表明,蜘蛛可以将听觉“外包”给蛛网。

蜘蛛会在某些东西振动它们的网时做出反应,例如潜在的猎物。在这项新研究中,研究人员首次表明,蜘蛛会根据空气中的声音转身、蹲伏或展平。

蜘蛛可以通过腿尖上和跗爪上的感觉器官来检测微小的运动和振动,它们用这些感觉器官来抓住它们的网。众所周知,圆织蜘蛛会制造大网,形成一种声学天线,其对声音敏感的表面积比蜘蛛本身大10000倍。

在这项研究中,研究人员使用了宾厄姆顿大学的消声室,这是创新技术综合大楼下的一个完全隔音的房间。他们从校园周围的窗户收集球织机,让蜘蛛在一个矩形框架内织网,这样他们就可以把它放在他们想要的地方。

该团队首先使用3米外不同声级的纯音来观察蜘蛛是否有反应。令人惊讶的是,他们发现蜘蛛可以对低至68分贝的声级做出反应。对于更响亮的声音,他们发现了更多类型的行为。然后他们将声源放置在45度角,看看蜘蛛的行为是否不同。他们发现,蜘蛛不仅可以定位声源,而且可以100%准确地判断声音传入的方向。

研究人员还使用激光测振仪测量了天然蜘蛛网上的一千多个位置,蜘蛛位于声场下方的中心。结果表明,在超宽频率范围内,网络几乎以最大的物理效率随着声音移动。研究人员补充解释,蜘蛛体内甚至可能有一个我们不知道的隐藏耳朵。

因此,该团队在距离蜘蛛所在的网络中心5厘米处放置了一个迷你扬声器,距离网络平面2毫米——靠近但不接触网络。这样声音能通过空气和网络传播给蜘蛛。研究人员发现,迷你扬声器发出的声波在空气中传播时会明显减弱。当它到达蜘蛛时,声级仍然在68分贝左右。行为数据显示,12只蜘蛛中有4只对这种网络传播的信号做出了反应。这些反应证明蜘蛛可以通过网听到声音。

研究人员还发现,通过蹲伏和伸展,蜘蛛可能会改变丝线的张力,从而调整它们以接收不同的频率。通过使用这种外部结构来聆听,蜘蛛可以对其进行定制以听到不同类型的声音。

接下来,团队还想测试其他类型的织网蜘蛛是否也使用它们的网来“外包”听觉。

题为Outsourced hearing in an orb-weaving spider that uses its web as an auditory sensor的相关研究论文发表在《美国国家科学院院刊》上。

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