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超声蛙听觉性别差异明显 雌蛙对超声没反应

据报道,凹耳蛙是中国特有蛙种,由赵尔宓院士和吴贯夫等人于上世纪70年代中期在黄山桃花溪边发现。
超声蛙
“这种蛙发出的声音很特殊,像鸟鸣般的‘叽叽’声,又尖又细,当地人称它们为‘水吱’”。与其他蛙的鼓膜紧贴在身体表面不同,中国凹耳蛙的鼓膜深入头腔,具有与鸟类相似的外耳道。目前已知鼓膜下陷的蛙,还有产于婆罗洲的涧蛙。
声通讯在蛙繁殖行为中起着重要作用。沈钧贤及同事在之前的研究中,已证实雄凹耳蛙有超声通讯能力,凹耳蛙是第一个被发现具有超声听觉的非哺乳动物。而且,雄凹耳蛙的趋声精度甚至可与蝙蝠媲美。沈钧贤表示,如此准确的声源定位能力,有生物进化意义。不过,当时的研究尚未探明雌凹耳蛙是否能以超声通讯。
年近古稀的沈钧贤,学生已陆续毕业,他只能与老伴、中科院生物物理所高工徐智敏两人,在每年3月底至4月初(此时凹耳蛙开始繁殖),带着四五十公斤重的仪器由火车换长途客车,花费30小时辗转到桃花溪旁的实验点。
凹耳蛙是夜行动物。无论是进行野外观测,还是在室内做行为实验,都要在夜里至凌晨进行。野外观测点海拔635米,气温只有摄氏10度左右,山涧里还结着冰。沈钧贤却还是脚穿雨靴,头戴矿灯,肩扛仪器,在乱石、冷水中来回搜寻非常难觅的雌凹耳蛙行踪。
功夫不负有心人。5年多来,通过大量的声行为学、电生理学及激光测振实验,沈钧贤等人发现,将雄凹耳蛙求偶声回放给雌蛙,能够记录到雌蛙对正常范围叫声的反应,包括趋声行为,其精度仅略低于雄凹耳蛙;有时还发出雌蛙特有的高频短声。雌蛙的高频回答声,能召唤相距几米外的雄蛙,快速跳向雌蛙,这也证实了沈钧贤他们的推测,“怀卵雌蛙的鸣叫行为,将使得凹耳蛙的繁殖过程更加经济、有效”。但雌蛙对超声范围——频率高于20千赫的求偶声并没有反应。
雌蛙中脑听觉电生理研究结果进一步证实:在超声范围内观测不到雌蛙有听觉反应。激光多普勒测振实验也提示,雌蛙鼓膜对超声不敏感。由此得出结论,凹耳蛙听觉存在显著的性别差异,即雄蛙进化了超声听觉,而雌蛙听不见超声。
相比其他绝大多数蛙,凹耳蛙声通讯的频率范围较低(上限在5至8千赫),它们是用高频声音进行通讯的一种蛙。沈钧贤等人的实验数据表明,雌凹耳蛙的高频上限约为16千赫,雄蛙则达到35千赫。但雌蛙却比雄蛙更灵敏——其听觉阈值比雄蛙低了10分贝还多,而雄蛙听觉灵敏范围则向高频移动。那么,雄凹耳蛙之间是否仅使用超声进行沟通?沈钧贤表示,这还有待进一步研究。
研究还表明,雌凹耳蛙发声的基频比雄蛙高,而雌蛙体长约为雄蛙两倍。一般来说,个体越大发声频率越低。因此,雌凹耳蛙高基频叫声的发声机制,也是下一步需要解开的谜团。

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