蟬：一億年前的“啞巴”如何變成噪音制造者

蟬鳴作為夏日的標(biāo)志之一，刺耳的聲音可能是所有蟲鳴中最令人煩心的一種了。但沒有蟬鳴的夏季又仿佛是不完整的。

你可能不知道的是，雖然蟬是目前最“大聲”的昆蟲（最高可以發(fā)出近120分貝的聲音），但根據(jù)化石研究，它們的祖先卻在沉默中度過了上億年時(shí)光，以至于跟它們一起生活過的恐龍可能從未聽到過它們的聲音。

一億年前幼蟬的地下生活

時(shí)間倒流至約一億年前的白堊紀(jì)緬甸熱帶雨林。繁茂的森林沉浸在一片寧?kù)o中，空氣中彌漫著泥土和植被的清新氣息，時(shí)而傳來清脆的鳥鳴聲，時(shí)而聽到小型恐龍低沉而急促的呼吸聲伴隨著穿行時(shí)奔跑的步伐。

在平靜地表的掩藏下，豐富的生命活動(dòng)正在土壤世界中悄悄展開?；璋档牡叵率澜缋?，大量蟬幼蟲正悠然地沉浸在土壤的柔軟之中。這些約1億年前白堊紀(jì)的蟬幼蟲呈現(xiàn)出與現(xiàn)代蟬幼蟲相似的形態(tài)特征，最引人矚目的便是它們鐮刀狀的脛節(jié)與擴(kuò)張膨大的股節(jié)相契合形成抓握結(jié)構(gòu)的特化前足。

盡管特化的前足讓它們看起來異常兇猛，但蟬幼蟲并無攻擊之心，特化前足僅用來幫助它們擁有更強(qiáng)的土壤挖掘能力，更加適應(yīng)于地下生活。土壤中隨處可見這些蟬幼蟲的勞作成果：發(fā)達(dá)的隧道、寬敞的巢穴，還有形成半月狀的沉積物回填體。

為什么1億年前的蟬不發(fā)出噪音？

隨著夏日的來臨，地面溫度的累積達(dá)到某個(gè)觸發(fā)點(diǎn)，從天色漸暗的傍晚直至月光柔和的午夜，蟬幼蟲一個(gè)個(gè)小心翼翼地從地面破土而出。蟬幼蟲到地面后，便開始尋找適宜之地，準(zhǔn)備進(jìn)行一生中重要的蛻變，以邁入生命的新階段。它們的背部外殼開始緩緩裂開，露出柔軟的成蟲身體，慢慢從舊殼中掙脫出來。

觀察1億年前白堊紀(jì)中期緬甸琥珀中成蟲蟬化石，可以發(fā)現(xiàn)：這些成蟲與我們熟悉的會(huì)發(fā)聲的蟬科成員并不完全一樣，似乎兼顧了蟬科和其姊妹類群螽蟬科特點(diǎn)。與龐大的蟬科家族不同，螽蟬科僅分布在澳大利亞，包含1屬2種，被認(rèn)為是蟬科僅存的近親。螽蟬科和蟬科共同組成一個(gè)家族，稱為蟬總科（超科級(jí)別）。

為了探究琥珀中的這些化石蟬與現(xiàn)代蟬科及螽蟬科之間的關(guān)系，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所的古生物學(xué)家們采用了顯微CT技術(shù)來對(duì)標(biāo)本進(jìn)行解析。這一技術(shù)使研究人員能夠?qū)Π讏准o(jì)時(shí)期以及現(xiàn)代蟬的成蟲和幼蟲身體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)檢查。

現(xiàn)代蟬能夠發(fā)出鳴聲通常與腹部鼓膜結(jié)構(gòu)有關(guān)。經(jīng)過顯微鏡CT檢測(cè)和化石三維重建，古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些琥珀中屬于蟬總科家族成員的化石蟬保存了鼓膜結(jié)構(gòu)，且雌性和雄性化石均保存鼓膜結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)存螽蟬科成員和絕大多數(shù)蟬科成員也都具有鼓膜結(jié)構(gòu)。因此，結(jié)合現(xiàn)代研究結(jié)果，這些琥珀中的化石證據(jù)證明了具有鼓膜結(jié)構(gòu)是蟬總科家族的一個(gè)早期原始特征，并被代代遺傳下來。

那么，這些化石蟬保存有鼓膜結(jié)構(gòu)能否表明它們就具有發(fā)出響亮鳴聲的能力呢？現(xiàn)存蟬科中的鳴蟬主要是雄性來發(fā)出高亢的聲音。雄蟬利用腹部發(fā)達(dá)的鼓膜肌肉運(yùn)動(dòng)來牽引鼓膜，致使膜上面的肋來回彎曲產(chǎn)生聲音。它們的腹部具有共振腔，共振腔像一個(gè)天然的音響，進(jìn)一步放大這些聲音。

與鳴蟬不同，螽蟬很安靜，不會(huì)發(fā)出響亮的鳴聲。盡管螽蟬也有鼓膜和鼓膜肌，但并不發(fā)達(dá)，并且腹部缺乏共振腔。

可見，蟬發(fā)出響亮的鳴叫聲不僅依賴鼓膜，還要依靠腹部整套發(fā)聲裝置的配合。僅僅發(fā)現(xiàn)鼓膜，并不能說明化石蟬能發(fā)出響亮的鳴叫。對(duì)琥珀中的化石蟬進(jìn)一步身體檢查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)化石蟬并未發(fā)現(xiàn)其他與發(fā)聲和聽覺相關(guān)的結(jié)構(gòu)，或者明顯發(fā)育類似于現(xiàn)代鳴蟬的結(jié)構(gòu)特征。

由此古生物學(xué)家得出結(jié)論，這些生活在約1億年前的白堊紀(jì)中期的蟬總科成員可能沒有復(fù)雜的發(fā)聲和聽覺裝置，無法產(chǎn)生和接收類似現(xiàn)代鳴蟬的高分貝歌聲。它們的溝通方式可能與今日的螽蟬更加相似，身體產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，通過枝葉傳遞，悄悄地交換心聲。

（摘編自中國(guó)科普博覽）