当动物坐在地上“唱歌”时——比如蟋蟀的啁啾声——它们的音量和范围会急剧增加，多达10倍。这一结果来自西方研究人员的一项研究，今天发表在具有高影响力的杂志《美国国家科学院院刊》上，与动物交流领域长期以来的观点相矛盾，人们认为地面是声音传播的障碍。

　　艾琳·勃兰特(图片来自理学院)

　　该研究的主要作者、西部大学生物系前博士后艾琳·勃兰特(Erin Brandt)说:“蟋蟀是理解动物交流如何进化的一个很好的测试案例，因为它们的数量太多了。”“它们分布在这棵巨大的进化树上，它们使用不同的策略来最大限度地提高它们的呼叫效率。”

　　蟋蟀用翅膀发出叫声或“唧唧”声来吸引配偶。一些种类的蟋蟀，比如树蟋蟀，甚至会制造一种叫做挡板的工具(通过在叶子上凿洞)来帮助它们发出更大的声音。

　　一只雄蟋蟀和一只雌蟋蟀在一株植物上。在这种蟋蟀中，雄性蟋蟀通过鸣叫来吸引雌性，声音大是有利的，因为声音可以传播到更远的地方，吸引更多的潜在伴侣。(Natasha Mhatre摄)

　　为了更好地理解这种自然现象，勃兰特和由加拿大无脊椎动物神经生物学研究主席娜塔莎·马哈特雷领导的团队设计了模拟不同蟋蟀鸣叫的计算机模型。这些模型跨越了它们的整个自然大小和频率范围，研究人员从一百多种蟋蟀的翅膀和歌声中测量了这些模型，并煞费苦心地从论文、博物馆标本和在线数据库中收集数据。

　　有了这个基线，Mhatre、Brandt和本科生Sarah Duke和Honglin Wang接下来测试了添加声学工具——挡板是否能提高地蟋蟀鸣叫的效率。他们发现，是的，所有的蟋蟀都能从挡板中受益。

　　但如果是这样的话，使用挡板这样的工具是如此有利，为什么6000多种蟋蟀中没有更多的蟋蟀使用它们呢?

　　勃兰特说:“我们认为，它们所处的环境使工具成为少数使用它们的物种的好选择。”

　　为了更深入地研究，研究人员通过添加地面和植被等元素，更真实地重新模拟了计算机生成的环境。令他们惊讶的是，他们发现当动物坐在陆地上唱歌时，它们的声学效率(音量和范围)可以增加10倍以上。

　　“我们从蟋蟀身上学到的是，如果你想要变得小而有效地发出声音，你可以通过靠近地面来提高声音，”Mhatre说。“不要把你的扬声器放在树上。如果你想大声点，那就趴在地上，这样你会做得更好。”

　　通过更深入地研究声学文献，他们发现不仅仅是蟋蟀可以从地面作为放大器中受益。狼、吼猴、青蛙，甚至是微小的蝉，如果它们把地面(或其他相对平坦的表面，如水或树干)纳入它们的交流策略，就会发出更响亮的叫声。

　　研究人员说，在以前的动物声学研究中，考虑唱歌努力与声音输出之间关系的原则是缺失的，所以一些基本的生物声学理论可能需要改变。

　　“物理学告诉我们，我们对蟋蟀的发现应该适用于所有动物。这项研究有可能使我们重新编写有关动物交流的教科书，”现为芝加哥大学博士后学者的勃兰特说。

　　Mhatre是世界领先的树蟋蟀和声音交流专家，他也对这项研究显示的动物王国中工具使用的情况感到兴奋。

　　“只要我们研究动物工具，就有一个压倒一切的假设存在。它说工具并没有真正为动物提供很大的效用，所以它们并不常见。”“但在这项研究中，我们可以使用一种工具，准确地计算出它的产量，并真正检验这一假设。事实证明它们是有用的，但要发出声音的方式不止一种。”