蜘蛛如何聽(tīng)見(jiàn)聲音？它能將聽(tīng)覺(jué)“外包”給蜘蛛網(wǎng)！

人類和大多數(shù)其他脊椎動(dòng)物都能使用耳膜來(lái)聆聽(tīng)，將聲波壓力轉(zhuǎn)化為大腦信號(hào)。但是像昆蟲和節(jié)肢動(dòng)物這樣的小動(dòng)物呢？他們能探測(cè)到聲音嗎？如果能聽(tīng)到聲音，它們是怎么做到的？

近日，一項(xiàng)關(guān)于編織圓蛛的研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛會(huì)使用它們的網(wǎng)作為擴(kuò)展的聽(tīng)覺(jué)陣列來(lái)捕捉聲音，可能會(huì)提前警告蜘蛛即將有獵物或掠食者到來(lái)。研究表明，蜘蛛可以將聽(tīng)覺(jué)“外包”給蛛網(wǎng)。

蜘蛛會(huì)在某些東西振動(dòng)它們的網(wǎng)時(shí)做出反應(yīng)，例如潛在的獵物。在這項(xiàng)新研究中，研究人員首次表明，蜘蛛會(huì)根據(jù)空氣中的聲音轉(zhuǎn)身、蹲伏或展平。

蜘蛛可以通過(guò)腿尖上和跗爪上的感覺(jué)器官來(lái)檢測(cè)微小的運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)，它們用這些感覺(jué)器官來(lái)抓住它們的網(wǎng)。眾所周知，圓織蜘蛛會(huì)制造大網(wǎng)，形成一種聲學(xué)天線，其對(duì)聲音敏感的表面積比蜘蛛本身大10000倍。

在這項(xiàng)研究中，研究人員使用了賓厄姆頓大學(xué)的消聲室，這是創(chuàng)新技術(shù)綜合大樓下的一個(gè)完全隔音的房間。他們從校園周圍的窗戶收集球織機(jī)，讓蜘蛛在一個(gè)矩形框架內(nèi)織網(wǎng)，這樣他們就可以把它放在他們想要的地方。

該團(tuán)隊(duì)首先使用3米外不同聲級(jí)的純音來(lái)觀察蜘蛛是否有反應(yīng)。令人驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)蜘蛛可以對(duì)低至68分貝的聲級(jí)做出反應(yīng)。對(duì)于更響亮的聲音，他們發(fā)現(xiàn)了更多類型的行為。然后他們將聲源放置在45度角，看看蜘蛛的行為是否不同。他們發(fā)現(xiàn)，蜘蛛不僅可以定位聲源，而且可以100%準(zhǔn)確地判斷聲音傳入的方向。

研究人員還使用激光測(cè)振儀測(cè)量了天然蜘蛛網(wǎng)上的一千多個(gè)位置，蜘蛛位于聲場(chǎng)下方的中心。結(jié)果表明，在超寬頻率范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)幾乎以最大的物理效率隨著聲音移動(dòng)。研究人員補(bǔ)充解釋，蜘蛛體內(nèi)甚至可能有一個(gè)我們不知道的隱藏耳朵。

因此，該團(tuán)隊(duì)在距離蜘蛛所在的網(wǎng)絡(luò)中心5厘米處放置了一個(gè)迷你揚(yáng)聲器，距離網(wǎng)絡(luò)平面2毫米——靠近但不接觸網(wǎng)絡(luò)。這樣聲音能通過(guò)空氣和網(wǎng)絡(luò)傳播給蜘蛛。研究人員發(fā)現(xiàn)，迷你揚(yáng)聲器發(fā)出的聲波在空氣中傳播時(shí)會(huì)明顯減弱。當(dāng)它到達(dá)蜘蛛時(shí)，聲級(jí)仍然在68分貝左右。行為數(shù)據(jù)顯示，12只蜘蛛中有4只對(duì)這種網(wǎng)絡(luò)傳播的信號(hào)做出了反應(yīng)。這些反應(yīng)證明蜘蛛可以通過(guò)網(wǎng)聽(tīng)到聲音。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)蹲伏和伸展，蜘蛛可能會(huì)改變絲線的張力，從而調(diào)整它們以接收不同的頻率。通過(guò)使用這種外部結(jié)構(gòu)來(lái)聆聽(tīng)，蜘蛛可以對(duì)其進(jìn)行定制以聽(tīng)到不同類型的聲音。

接下來(lái)，團(tuán)隊(duì)還想測(cè)試其他類型的織網(wǎng)蜘蛛是否也使用它們的網(wǎng)來(lái)“外包”聽(tīng)覺(jué)。

題為Outsourced hearing in an orb-weaving spider that uses its web as an auditory sensor的相關(guān)研究論文發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上。

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論文原文：

https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2122789119

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