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有些飞蛾进化出“声波共振皮毛”,吸收蝙蝠超声波定位躲避猎食

2024-11-01 214

蝙蝠喜欢吃飞蛾,它们在黑暗中发出超音波来确认猎物位置。而根据一项新研究,有些飞蛾演化出一层能吸收蝙蝠超声波的皮毛做为防御手段,被动躲避蝙蝠猎捕,这一发现或许能帮助科学家设计出更轻薄的共振吸音器。

据台师大生命科学系教授吴忠信文章解释,蝙蝠捕食时,靠喉部肌肉快速收缩产生超声波并经由鼻或嘴发射出去,接着耳朵接收超音波撞到猎物或障碍物的回音以辨别对方位置。约 70 % 蝙蝠都会捕食昆虫,飞蛾是他们的盘中飧,过去科学家发现有些飞蛾进化出耳朵,可以听到猎食者发出的超音波来躲避它们。

但大多数飞蛾都还是没有进化出耳朵的“聋子”,那么它们遇到蝙蝠要如何自保?来自英国布里斯托大学的团队在检查学名为 Bunaea alcinoe 的蛾时,发现它们胸前与翅膀关节覆盖了一层能让声音“隐形”的皮毛。

据环保署解释,人们最常见的吸音手法是以摩擦来降低空气疏密波振动强度,比如采用多孔隙结构的发泡类、纤维类材料;但不是唯一方法,我们也可利用共振来降低声波振动,多是开孔板材料(以薄板、薄膜类材料和背后空腔构成的墙面),以共频原理吸音,越接近噪音源频率,吸音效果愈好,一般适用于吸收某特定频率噪音。

而新发现的飞蛾皮毛构造就是上述共振吸音原理,当遇到蝙蝠发出用来回声定位的声波时,飞蛾翅膀与胸前这层皮毛就会以相同频率振动,专门吸收掉蝙蝠的超声波。在实验室测试中,研究人员发现这种共振机制可吸收掉高达 85% 的入射声波;当研究人员除去胸前皮毛,飞蛾被蝙蝠发现的风险立刻增加多达 38%。

研究第一作者 Zhiyuan Shen 表示,这种共振机制有可能激发出超薄吸音器的新概念。该团队接下来将量化皮毛的超声波反射与吸收系数。这项研究成果将发表在美国声学学会第 176 次会议上。

  • Study of moths’ “stealth fur" may lead to better sound-absorbing materials
  • Resonant mechanism discovery could inspire ultra-thin acoustic absorbers

(首图为 Bunaea alcinoe 飞蛾,来源:布里斯托大学)

2019-03-11 04:32:00

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