研究揭示中生代螽斯化石 为昆虫和早期哺乳动物的声学共演化假说提供证据

侏罗纪螽斯的生态复原图。杨定华/绘
（神秘的揭示据地球uux.cn）据中国科学报（记者 沈春蕾）：中科院南京地质古生物研究所（以下简称南京古生物所）的研究人员揭示了中生代螽斯声学行为的演化，为昆虫和早期哺乳动物的中生声学共演化假说提供了证据，也为动物的代螽声学演化机制和中生代的声学景观提供了新信息。相关研究成果12月13日在线发表于美国《国家科学院院刊》。斯化石为声学说提
动物在求偶、昆虫交配、和早化假捕食和躲避天敌等行为中，期哺会发出各种声音，乳动这些声学交流是共演供证动物最重要的通信方式之一。“由于声学景观无法直接保存在化石记录中，研究我们对早期声学景观面貌以及动物声音交流行为的揭示据起源和演化了解非常有限。”论文第一作者、中生南京古生物所博士生许春鹏告诉《中国科学报》。代螽
已有研究显示，斯化石为声学说提直翅目昆虫是现今多样性最高的鸣声生物，其中螽斯（俗称蝈蝈、纺织娘）在中生代非常繁盛，因此是动物声学演化研究的理想类群。
许春鹏在南京古生物所研究员王博和张海春指导下，研究了全球各地馆藏的直翅目化石标本，年代跨度约从2.4亿年前到1亿年前，涉及的螽斯化石物种有190种，在此基础上建立了螽斯化石的关键形态特征数据库，并对中生代螽斯的鸣声频率进行了系统重建。
该研究总结和梳理了动物重要的声学演化事件并发现，中生代声学景观与现代完全不同：在三叠纪，由昆虫尤其是螽斯的鸣声占据主导；早侏罗世青蛙和晚侏罗世鸟类的出现带来了新的声音；直到白垩纪，森林中的声学景观才接近现代面貌——热带地区由昆虫和青蛙的叫声占据主导，而在温带地区鸟类的叫声更为丰富。
“随着各类鸣声动物类群的辐射演化，中生代陆地生态系统的声学景观面貌逐渐复杂化，动物们用自己的鸣声上演着独特的‘交响乐’。”许春鹏透露，“我们还在继续寻找更古老的化石记录。”
相关论文信息：https://doi.org10.1073/pnas.2210601119
《中国科学报》 (2022-12-13 第1版 要闻)（原标题：螽斯化石解读2亿年前的“交响乐”）
相关：蝈蝈化石揭示中生代声学景观的演化
（神秘的地球uux.cn）据新京报（记者 张璐）：12月13日，记者从中国科学院南京地质古生物研究所（南古所）获悉，科研人员建立了首个化石直翅目形态特征数据库，以中生代的螽斯化石为研究对象，分析了该类群声音器官的形态特征，并重建了其鸣声频率的宏演化历史。
声音交流是动物最重要的通讯方式之一，对动物的生存具有非常重要的意义。声音交流通常被用于求偶、交配、捕食和躲避天敌等行为中，这也构成了现代生态系统中纷繁复杂的声学景观的一部分。由于声学景观无法直接保存在化石记录中，人们对早期声学景观面貌以及动物声音交流行为的起源和演化了解非常有限。
直翅目昆虫是现今多样性最高的鸣声生物，包括常见的蟋蟀、螽斯、蝗虫等。其中螽斯（俗称蝈蝈、纺织娘）可以利用前翅间的相互摩擦发出声音，依靠前足的听器（鼓膜）接收声音信号。螽斯在中生代非常繁盛，因此是动物声学演化研究的一类理想类群。
科研人员重建了中生代螽斯的鸣声频率。研究团队检视了各地馆藏的直翅目化石标本，建立了螽斯化石的关键形态特征数据库，并根据生物物理模型，对中生代螽斯的鸣声频率进行了系统重建。对南非和哈萨克斯坦标本研究发现，早在三叠纪中期螽斯就已经可以发出高频的鸣声（12-16kHz）,这也是整个动物界最古老的高频声音记录。
进一步的数据库分析表明，中生代螽斯已经演化出极高的声音频率多样性，并已经具有明显的声学生态位分区现象。声学生态位分区的出现，可以极大地降低声音交流时其他声学信号的干扰，提高声音交流的效率。高效的声音交流能力很可能是中生代早期螽斯辐射演化的驱动因素之一。
科研人员还发现了最古老的昆虫听器和复杂声学行为。他们在侏罗纪鸣螽化石中发现了保存精美的听器。无论是在大小、位置还是在结构上，它们和一些现生螽斯（例如鸣螽、沙螽）的听器几乎一样。它们分别位于一对前足的后侧和前侧，由内部椭圆形的硬质鼓膜板和包围在其外侧新月形的软质鼓膜组成。这种结构表明其可能以硬质的鼓膜板为支点，形成杠杆结构以大大地提高声波的传导效率。综合鸣器和听器的证据表明，早在侏罗纪，雄性螽斯间的复杂声学行为（争斗和领地行为）已经出现。
研究结果揭示了中生代螽斯的声学行为的演化，为昆虫和早期哺乳动物的声学共演化假说提供了证据，也为动物的声学演化机制和中生代的声学景观提供了新信息。相关研究成果于2022年12月13日在线发表于《美国科学院院报》（PNAS）上。