蝉是怎么发声的
蝉的发音器就在腹基部,像蒙上了一层鼓膜的大鼓,鼓膜受到震动而发出声音。由于鸣肌每秒能伸缩约1万次,盖板和鼓膜之间是空的,能起共鸣的作用,所以其鸣声特别响亮。能轮流利用各种不用的声调激昂高歌,雌蝉的乐器构造不完全,不能发声,所以它是“哑巴蝉”,雌蝉没有发声器,因而也就成了“哑巴。雄蝉的前腹部两侧,各有一个大而圆的音盖,下面生有像鼓皮似的听囊和发音膜。这发音膜内壁肌肉收缩震动时,蝉就发出声音来。
蝉通过膜振发声,但只有雄蝉才能发出声音。蝉的腹部下方有一层薄薄的发音膜,分为大小两室,大室有褶膜与镜膜,小室鼓膜位于身体里。当昆虫小室鼓膜肌肉收缩,每秒可达1万次,引起大室发褶膜与镜膜振动,从而发出响亮的声音。
蝉是半翅目蝉科动物,分布于温带及热带地区,栖息于沙漠、草原和森林。蝉的幼虫生活在土中,有一对强壮的开掘前足,利用刺吸式口器刺吸植物根部汁液;7月下旬,雌成虫开始产卵,8月上、中旬为产卵盛期。
蝉的发音器就在腹基部,像蒙上了一层鼓膜的大鼓,鼓膜受到震动而发出声音。
由于鸣肌每秒能伸缩约1万次,盖板和鼓膜之间是空的,能起共鸣的作用,所以其鸣声特别响亮。能轮流利用各种不用的声调激昂高歌,雌蝉的乐器构造不完全,不能发声,所以它是“哑巴蝉”,雌蝉没有发声器,因而也就成了“哑巴。
雄蝉的前腹部两侧,各有一个大而圆的音盖,下面生有像鼓皮似的听囊和发音膜。这发音膜内壁肌肉收缩震动时,蝉就发出声音来。
其种类较多,雄蝉的腹部有一个发声器,能连续不断地发出响亮的声音;雌蝉虽然在腹部也有发声器,但不能发出声音。
全世界蝉的种类繁多,有3000多种,我国目前已知的有200种左右。在我国,土地辽阔,一年四季均有蝉鸣。春天有“春蝉”,鸣叫时大喊“醒啦——醒啦”;夏天有“夏蝉”,鸣叫时大喊“热死啦——热死啦”、“知了——知了”;秋天时有“秋蝉”,鸣叫时大喊“服了——服了”;冬天有“冬蝉”,鸣叫时大喊“完了——完了”。
蝉为什么喜欢激昂高歌,扯着“嗓门”大喊大叫呢?法国著名昆虫学家法布尔百思不得其解。他活了90多岁,把毕生的精力都倾注在昆虫学的研究上,写下100多万字的研究论文集——《昆虫记》。他曾对蝉进行了多年的观察研究,并做了极其生动而细致的描述。对蝉的鸣叫他是这样描写的:“蝉的翼后的空腔里,带着一种像钹一般的乐器。它还不满足,还要在胸部安置一种响板,以增强声音的强度,这种蝉为了满足对音乐的嗜好,确实作了很大的牺牲。因为有这种巨大的响板,使得生命器官都无处安置,只好把它们压紧到最小的角落里。为安置乐器而缩小内部器官,这当然是极热心于音乐的了。”
然而,法布尔为了弄清蝉究竟为什么要那样没完没了地拉着“肚皮”的钹,起劲地唱歌,是不是它根本就没有听到自己的大“嗓门”,怕别人也和自己一样还没有听到,才故意提高“嗓门”呢?于是,他进行了实验,来验证一下雄蝉究竟能不能听见声音。
他站在雄蝉的背后,在距离很近的地方大声讲话,使劲吹哨子,拍巴掌,用石头与石头撞击……使用种种响声来吓唬蝉。可是蝉满不在乎地继续唱歌。真是两耳不闻身后事,一心只唱只了歌。后来,法布尔索性找来两枝打野兽的火枪,里面装满火药,在蝉的旁边连连发射,声如霹雳,可是“歌手们”照样悠闲自得地唱着,连一点竟怕和不安的表现也没有。于是法布尔得出的结论是:雄蝉是没有听觉的,它听不见周围发出的任何声音,甚至连自己声嘶力竭的鸣叫也完全听不到,它是个地道的“聋子”。
雄蝉聋不聋呢?
这是有关蝉的第一个谜。
100多年来,法布尔的结论一直被人们广泛接受。甚至直至20世纪80年代,小学的语文教科书中关于蝉的部分仍沿用法布尔的观点:蝉是一个“聋子”。
可是,100多年前,人们一直认为雄蝉是能听到声音的。并给雄蝉冠以“音乐大师”的美称。甚至直至目前世界上的竖琴都用蝉来装饰并做为标志。这里还流传着一个典故:相传,古代希腊有两位名噪全国的音乐大师爱诺莫斯和阿里士多。这天,两位古艺术家正在雅典展开一场轰动全国的竖琴冠军赛。论竖琴的演奏技巧,爱诺莫斯要比阿里士多略胜一筹。哪料到,爱诺莫斯正弹奏得妙音如珠、扣人心弦的时刻,竖琴的琴弦突然断了。在这刻不容缓的时刻,恰巧飞来一只鸣蝉,把琴声继续下去了。爱诺莫斯只好顺水推舟,模拟蝉的鸣声而假奏。由于模拟的太逼真了,弄的真假难分。爱诺莫斯赢得了这场比赛的胜利。为了感谢蝉的“救场”之恩,爱诺莫斯便在竖琴上装饰了蝉,以作标志。
当然这只不过是一个传说而已,但它反映了人们对蝉的听觉的看法,蝉要是个“聋子”的话,哪能及时飞来“救场”呢?
近年来,许多昆虫学家对蝉是“聋子”的结论表示怀疑。雄蝉有高度发达的发声器,能发出令人烦躁的高音。中、小型蝉类的呼叫声一般可达80分贝~90分贝,大型蝉类的呼叫声可高达100~130分贝。我国四川峨眉山等地的一种震旦马蝉,其群鸣声响彻整个山谷,震耳欲聋,使人不堪忍受。蝉为何使出那么大的劲儿来叫喊?目的是招引远处的雌蝉前来交配,繁衍后代。但是雌蝉的发声器官已经退化,它只能听?B style='color:black;background-color:#99ff99'>叫鄄醴⒊龅难�耄�囱撇蛔錾�U饩鸵馕蹲拧扒槁隆敝�涫敲挥小岸猿�钡模��墙�械ハ蛐陨�敉ㄑ丁R虼耍�鄄趺?B style='color:black;background-color:#99ff99'>叫时必须能听到自己的叫声,才能知道叫得如何,进行不断地校正自己的叫声,以便更有效地招引雌蝉。
昆虫学家经过解剖发现:蝉两侧腹室的外缘(第二腹节左右侧)各有一个稍突起的听囊,腔内约有1500个听觉单元。当外界声波激励听膜振动时,听神经细胞产生兴奋,其神经冲动沿听神经传入大脑的听觉中枢,产生相应的听感觉。雌蝉的听膜虽比同种雄蝉小,但听脊却明显的大,听脊比听膜对声音的敏感性更高。所以证明雄蝉并不是“聋子”,只不过听觉不如雌蝉玲罢了。
但科学家在研究中发现,雄蝉的声音是由第一、二腹节内的发生机的收缩运动,分别牵动两侧发生膜受迫振动而发出。盖在发声膜上方的背瓣(即“鼓盖”)和所形成的鼓室以及腹部两块左右对称的腹瓣(即“音盖”)和下面的左右腹室,都有调音和扩音功能,而腹室内壁的上半部为近似白色的皱褶膜,下半部为内倾而近似半透明的听膜,透亮如镜,故称“镜膜”。而雄蝉的褶膜、镜膜和腹壁膜是接受声波的听膜,又是鸣声的辐射膜,相当于我们使用的单卡录音机,它是两用的,既可以录音,又可以放音。单卡录音机不能同时使用两种功能,录音时不能放音,放音也不能录音。
所以有的科学家认为,雄蝉是个“半聋子”,即静止不叫唤时能听到声音,若是高亢鸣叫时,它就听不到任何声音。那么这样问题又上来了。事实上,多种蝉类都具有合唱(群鸣)的习性。你不妨仔细倾听一下,蝉鸣都是这样的:先是大家一齐叫,节奏十分整齐,然后一起停叫。可见雄蝉鸣叫时,显然需要听到其他同类的鸣叫,以便调节自己的叫声,参加合唱。
这样,说雄蝉的镜膜既是听膜又是扩音膜是不可理解的。
看来,雄蝉到底聋不聋,还需要进一步探讨。
雌蝉一定是哑巴吗?这是蝉的第二个谜。
表面上看来,捕捉到的雌蝉,都是不会鸣叫的,所以人们都称雌蝉为“哑巴姑娘”。从上面所讲的来看,雄蝉的“镜膜”兼有收音和扩音的作用,那么,它在鸣叫时,镜膜在扩音,就必然听不到自己的鸣叫声。这样,雌蝉又不会说话,雄蝉又听不到自己在叫些什么,这不成了雄蝉在瞎叫唤吗?这样怎么会让远处的雌蝉准确无误地找到“男友”呢?
有的科学家认为,当雄蝉拼命地高歌鸣叫时,能把方圆1000多米内的雌蝉召唤过来。当雌蝉飞到近距离时,雄蝉不断发出特有的低音量的“求爱声”,吸引雌蝉靠近。与此同时,雌蝉也能发出低音量应答声。这样相互默契才能达到交配目的。只不过雌蝉的这种低音量次声人耳听不到。
不过,它们是否真的用低音量的声音在“交谈”,这还是个谜。
若蝉是怎样计时的?这是蝉的第三个谜。
雌雄蝉交配后,雄蝉很快就衰老而坠地死去,留下雌蝉。雌蝉用尖尖的产卵器在嫩枝上刺一圈小孔,把卵产在树木的木质内部,还要在嫩枝的下端,用口器刺破一圈韧皮,使树枝断绝水分和养料的供应,嫩枝渐渐枯死。这样,有卵的树枝容易被风吹落到地面,以便孵化出来的幼蝉(叫幼虫)钻进土里。
蝉产下的卵半个月就孵化出幼蝉。幼蝉的生活期特别长,最短的也要在地下生活2~3年,一般为4~5年,最长的为17年。幼蝉长期在地下生活,有着冬暖夏凉的条件,也很少有天敌来威胁,倒也算自在。它们经过4~5次蜕皮后,就要钻出地面,爬上树枝进行最后依次蜕皮(叫金蝉脱壳),成为成虫。
同样另昆虫学家大惑不解的是,蝉能够非常准确地确定时间,在“地狱”恰倒好处的完成从幼虫到成虫的过渡生长,并适时离开“地狱”爬出地面。这是个不可思议的奇迹。尤其是17年蝉,这种蝉都是不多不少,精确地度过17年“地狱”生活才见天日。要见到它的子女,必须再过17年。因此昆虫学家们总是像天文学家等待日食和哈雷慧星一样等待着“17年蝉”的出现。
幼蝉在暗无天日的地下,既看不见日出日落,也没有寒冬酷暑,它们是如何计量时间的?这是科学界的一大未解之谜。
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