在我們聽覺范圍之外的大千世界，每個夜晚都在上演精彩的故事。當我們靜靜入眠時，蝙蝠和飛蛾正在進行一場超聲波生死較量。

獵食者如何尋找食物？

眾所周知，蝙蝠利用超聲波捕食昆蟲，它們發出頻率18至高于150kHz的聲波（人類的聽覺范圍最高20kHz），以回聲來判定獵物的位置和種類。蝙蝠分析回聲中的振幅變化，來確定昆蟲的位置。昆蟲在飛行中的翅膀振動，會引起回聲振幅改變，所以每當昆蟲扇動翅膀時，其實都是在將自己的位置信息泄露給獵食者。

飛蛾如何逃生？

為防御蝙蝠的獵食，飛蛾進化出鼓膜器官，可聽到蝙蝠的超聲波信號，并選擇逃跑或回應超聲波。我們對飛蛾應對蝙蝠的超聲波信號行為做了一些研究。

為吸引和捕捉飛蛾，我們采用了最新飛蛾捕捉昆蟲學設備——一張白紙和黑光燈

研究用了哪些裝備？

我們的研究在厄瓜多爾熱帶雨林進行，那里同一片地區能有110種蝙蝠和幾百種飛蛾。為研究蝙蝠與飛蛾的關系，我們需購買和配備各種話筒和超聲波揚聲器。由于實驗涉及重放和記錄回聲，我們必須在無混響的環境中進行部分分析，在高混響環境中進行另一些分析。

我們每年都前往野外，搭建飛行隧道，開始夜幕中的工作。捕捉到飛蛾后，正式的工作就開始了。我們將飛蛾放置在飛行隧道內以限制其飛行路線，當它們回應蝙蝠發來的超聲波時，可進行高速攝影。飛行隧道連接有超聲波話筒，可記錄飛蛾的回聲，也即蝙蝠收到的信號。

為獲得準確數據，我們需要設計和搭建小型混響室，來進行飛蛾翅膀的實驗。我們在之前的基礎上（2011年Zeng等人；2017年 Ntelezos等人）設計混響室。他們使用 Cox 和 D’Antonio改良的原始根擴散器。這些擴散器根據我們要處理的聲音頻率，由同樣寬度和不同深度的井組成。

求生欲使飛蛾做出哪些驚人的舉動？

1. 靜止

我們發現，當飛蛾接收到蝙蝠的超聲波訊息時，它們就改變身體與翅膀的位置，暫停飛行。這個動作可以減少回聲中的振幅波動，以此躲過獵食蝙蝠的超聲波偵查。

2. 吸收

在進一步分析視頻后，我們注意到飛蛾出現這種反應時，也同時轉動翅膀。這種行為引發兩個問題：飛蛾為什么轉動翅膀，翅膀是否有助于減少聲音振幅改變？

我們用不同種類的飛蛾做實驗并分析實驗結果。事實上，飛蛾的翅膀可吸收超聲波，我們進一步研究了翅膀的解剖結構；在顯微鏡下觀察到的翅膀結構和鱗片令人震驚——它們類似于消音室使用的聲學泡沫。

這也許是飛蛾進化出的避免被蝙蝠探測的策略的一部分。

飛蛾翅膀的鱗片特寫

照片由Vladimir Carvajal提供

建造實用的、適用于超聲波的15x10x10厘米混響室是個巨大的挑戰

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原始根擴散器
可用于抵消回聲的擴散器。由于它們能反射不同方向的聲波，形成擴散場，可在不損耗聲音能量的前提下阻止回聲，因此用處很大。

實驗室使用的原始根擴散器由一系列寬度相同、深度不同的井組成，根據目標頻率的原始根數列理論設計。

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測量室
混響室使用兩種擴散器：由半球體和玻璃組成的傳統擴散器，以及改良的原始根擴散器。室內還裝有超聲波話筒和兩個超聲波揚聲器。Carlos Ramos畢業于美洲大學基多分校，擔任聲學工程師，負責編寫產生信號的代碼，并確保技術聲學元件順利運行。

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這一研究結果也為研究飛蛾翅膀吸收超聲波的特性打開了令人振奮的新線索。我們繼續研究翅膀鱗片對吸收超聲波起到重要作用的假設。

來源：WAVES電子雜志

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