正文
雄蝉用一对类似鼓的器官——
鼓膜(tymbals)
发出标志性的响亮声音。当特定肌肉高速收缩时,带动鼓膜剧烈振动,如同摇滚乐手疯狂击打架子鼓,从而发出咔哒声。蝉的腹部还有个
共鸣室
,能像小提琴琴身一样放大这些声音,声音最远能传到几十米开外——相当于把人类呐喊声放大到飞机起飞的音量。
利用这个自然机制,东京大学的生物学家西田直人(Naoto Nishida)近期做了一件略带超现实主义色彩的事情:
他把蝉变成了活体乐器
。研究团队从众多品种中,找到了一种体形巨大,鼓膜附近的肌肉相对较少,更容易实现效果的蝉——日本油蝉(
Graptopsaltria nigrofuscata
)。
油蝉广泛分布于东亚地区,包括日本、朝鲜半岛和中国,通常长55~60毫米,翼展约75毫米。|
池田正樹 - Own work, CC BY-SA 3.0
西田直人和同事们
将电极插入了蝉用来发声的鼓膜中
,通过发送经过校准的电脉冲(从0到1伏),从而制造出昆虫-计算机混合扬声器。在蝉前方1厘米处的麦克风,会记录下它们在电刺激下发出的鸣叫声,与此同时,电路测试仪能测量流过蝉体表的电压。研究人员尝试了不同的电压,以确定产生每个音程的最佳电压,并绘制了波形图。
经过反复试验,
研究团队发现不同蝉发出的声音范围各有不同
:有些蝉能发出高音调的声音,比如
261.6赫兹的高音C;有些则能发出低音调的声音,比如
27.5赫兹的低音A。虽然不算是歌唱大师,但考虑到是电控昆虫,这已经是一项了不起的成就。
接下来,让我们一起听听看,活蝉演奏的《卡农》到底像不像吧!
(友情提醒:请调低手机/耳机音量,非战斗人员请迅速撤离!!!)
蟑螂是受人讨厌的生物,但它们的生理构造使其成为这类工作的理想之选。它们行动敏捷、体态轻盈,能够穿越复杂的地形,甚至比最先进的仿生机器人表现更佳。再配上先进的电子系统,蟑螂就能被精确远程控制,甚至调整速度。