蝙蝠发出的超声波碰到飞蛾会怎样,蝙蝠超声波原理动画演示

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-10-26 20:41:06

蝙蝠发出的超声波碰到飞蛾会怎样,蝙蝠超声波原理动画演示(1)

图片来源:pixabay

蝙蝠能够利用回声定位来捕猎佳肴,而飞蛾则常常出现在它们的菜单中。在这场捕食者与猎物的声学军备竞赛中,飞蛾也有两手绝活——准确地说是“两翼”绝活:一项新的研究显示,飞蛾翅膀上的鳞片能够吸收声波,尤其是蝙蝠最爱的超声波。

“飞蛾和蝴蝶的翅膀都被一层层鳞片覆盖着,这些鳞片由一种叫做甲壳素(chitin)的天然聚合物组成。大多数昆虫和甲壳动物的外骨骼中都存在甲壳素。”英国布里斯托大学(University of Bristol)的托马斯·尼尔(Thomas Neil)说,一开始,他用声波对飞蛾的翅膀进行轰击,观察回弹的情况。

“我们发现,被超声波击中时飞蛾鳞片会与之共振,共振频率与蝙蝠用于回声定位的超声波频率几乎是一致的。”振动将超声波的能量转化成了机械能,这会减弱传回到蝙蝠的回声。

蝙蝠发出的超声波碰到飞蛾会怎样,蝙蝠超声波原理动画演示(2)

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“这可能不是巧合。由于具有特定的形状和大小,这些鳞片的共振频率恰到好处,让它们能够吸收来自狩猎蝙蝠的声波能量。”接下来,尼尔和同事对一系列不同鳞片的声波阻尼性能进行了建模。

“飞蛾身上很有趣的一点是,所有的鳞片都有着不同的形状和大小。我们发现,每个鳞片的共振频率都有细微的差别——合在一起,它们能吸收的(声波)频率范围就很大了。”这个范围包括了蝙蝠回声定位的频率,尼尔在美国声学学会会议(Meeting of the Acoustical Society of America)上报告了这一发现。这说明,即使在野外遇到了一大波蝙蝠,飞蛾受到的保护也应该相当周全。

不过,这个策略真能奏效吗?“我们其实不知道这些鳞片对飞蛾的真实保护效果如何。但根据我们所有的建模、测量和预测,这些鳞片似乎能很有效地帮助飞蛾在夜间躲避蝙蝠。”

蝙蝠发出的超声波碰到飞蛾会怎样,蝙蝠超声波原理动画演示(3)

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如果有蝙蝠听到了这儿——尼尔会告诉你,可能并没有什么办法能挫败飞蛾这一战术。“蝙蝠或许只能发出更高振幅的超声波,增强超声波的强度,以此从飞蛾身上获得更强的回声。”换句话说,相比小声“哔哔”,蝙蝠们或许该用大声“吼叫”来捉到更多的飞蛾。

翻译:武大可

审校:魏潇

引进来源:科学美国人

本文来自:中国数字科技馆

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