图片来源：MONTEALEGRE-Z

在美国电影导演史蒂文·斯皮尔伯格监制的新剧集《恐龙》中，萦绕在侏罗纪森林里的啾鸣与颤音，并非是好莱坞音效设计师的凭空想象。其中一部分声音是根据距今1.65亿年的昆虫翅膀化石重建的。8月25日，这套音效背后的研究成果发表于美国《国家科学院院刊》。

科学家结合保存完好的翅膀化石、活体昆虫实验、计算机模拟与机器学习技术，重建了他们口中的中侏罗世局部声景。如果这次重建结果准确，那么其中一种昆虫的鸣叫声将成为已知最古老的动物超声波通信证据——其出现时间远早于具备回声定位能力的蝙蝠。

“这非常有意思。”美国丹佛大学的行为生态学家Robin Tinghitella说，“光是想到能亲耳听到论文中构建出的这套假想的远古声景，就觉得很酷。”

声音本身无法形成化石。但在蟋蟀与螽斯体内，部分发声结构却能保存下来。这类昆虫的一片前翅上有一条锯齿状翅脉，也叫“音锉”，上面排布着细小的齿状突起。当另一片翅膀上的刮擦器划过这些突起时，翅面的部分区域会发生振动并产生声音。这些突起的长度、间距，以及振动区域的翅面大小，都能为推断鸣叫声的音高与结构提供线索。

在这项研究中，研究人员分析了来自9个物种的20块化石，这些物种曾在如今中国内蒙古地区大致相同时期的同一地点生活，这让研究团队得以构建出共存于同一侏罗纪生境的昆虫类群。科学家首先在现生蟋蟀、螽斯及其近缘物种上验证了他们的生物力学模型，并用激光测量其翅膀的振动情况。随后，他们将经过验证的模型应用于翅膀化石，并将结果与根据现生昆虫推算出的鸣叫频率做比对。机器学习技术则用于估算这些已灭绝昆虫重复基础发声单元的速度。

大多数侏罗纪昆虫物种的颤鸣频率相对较低，和如今很多蟋蟀的鸣叫声相近。超声波通信在现生螽斯中十分普遍，但它的演化起源一直难以确定。研究发现，一种螽斯近缘物种的鸣叫频率在20至22千赫兹之间，刚好超出人类听觉的上限。

重建的很多鸣叫声还有一个特点，即频率范围异常狭窄，是一种纯音。对人耳而言，那些可被听见的鸣叫声听起来像是清亮尖锐的哨音或是电子蜂鸣声，以类似蟋蟀的节奏重复响起，而非如今部分昆虫发出的沙哑嗡鸣或嘶嘶声。这类鸣叫会将绝大部分能量集中在极窄的频段内。这种特性或许能帮助昆虫在嘈杂的夜间声景中交流，同时让捕食者更难找到它们。“你能听见蟋蟀在叫，但你根本找不到它。”论文作者、美国林肯大学的感官生物学家Fernando Montealegre-Zapata说。

这一可能性为研究结果增添了演化层面的新视角。通常认为，蝙蝠是推动昆虫演化出超声波通信的主要驱动力，但蝙蝠约1亿年后才出现。研究人员因此提出，早期哺乳动物或类哺乳类捕食者，或许早已开始窃听昆虫的求偶鸣叫声。“这个想法完全说得通。”Tinghitella表示，“偷听昆虫叫声的物种可太多了。”

Montealegre-Zapata与同事构想了一场远古的声学军备竞赛：随着早期哺乳动物及近缘物种定位鸣虫的能力越来越强，自然选择会更青睐音调更纯、频率更高的鸣叫声，而昆虫自身的听觉系统也会同步演化。不同物种为争夺干净无干扰的频段而产生的竞争，又带来了另一重选择压力，最终让侏罗纪的夜晚划分出了不同的声学生态位——有些物种贴近地面鸣叫，有些则在植被高处发声。

这项声景重建也存在局限。Tinghitella指出，化石解剖结构能揭示昆虫鸣叫的音高与基础音色，却无法还原鸣唱的节奏与时间模式，而后者“对鸣虫的通信行为至关重要”。鸣唱模式由神经系统与翅膀运动控制，这两者都无法在化石中保存下来。（方子逸）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2615107123