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以行为模式探讨单一频率对蟋蟀的影响作者
投稿類別:生物類
篇名:
聲影波形—以行為模式探討單一頻率對蟋蟀的影響
作者:
葉盛暘。私立南光高中 。高一禮班
梁維中。私立南光高中 。高一禮班
劉昌安。私立南光高中 。高一禮班
指導老師:
戴逸老師
1
壹●前言
一、研究動機
聲音充斥在我們的生活裡,有悅耳的聲音,有也刺耳的聲音,每個人都有自喜好
的聲音,其他生活在地球上的生物也相同。自然界中有很多生物,是利用聲音來進行
生命旅程的重要部分。可是,卻有一群人失去視力在世界上艱苦的生活著,利用導盲
犬和手杖生活,而現今科技越來越發達,許多車子也漸漸沒有聲音,使他們生活上也
浮現出問題,沒有辦法正確的判別出車子的方位和種種生活上需要聽力的生活問題,
相對的,他們的聽力也理當比別人更加敏銳,如果,能有其他工具能輔助他們呢。自
然界中,利用聽力生活著,大家耳熟能詳的,是蟋蟀。蟋蟀的聲音我們也都曾聽過 ,
繁鬧的夏夜裡更是不可或缺的主角,高聲鳴唱的牠,對聲音的敏銳度也極具敏感,那
麼,聲音究竟怎麼在日常生活中幫助牠,牠是否也對聲音有喜好,生活在地上的蟋
蟀,各個方位的音源方向牠是否能明確的辨別出方位。這些原因,使我們對蟋蟀更有
深入的疑惑,本研究針對以上問題,擬提出研究,進而實驗出聲音對蟋蟀的影響。
二、研究目的
(一)蟋蟀的發音特性
(二)聲音對蟋蟀的重要性
(三)方位對蟋蟀的重要性
(四) 音源方位對蟋蟀的影響
三、研究流程
2
貳●正文
一、文獻探討
(一) 、蟋蟀的發音特性
蟋蟀聲音的產生是依靠翅膀上硬化的小鋸齒構造(見圖一) ,當翅膀交互摩擦
時,翅上的小齒與鋸齒構造錯動產生聲音,這樣的震動再藉由翅膀上的共振結構
使聲音放大,產生特定頻率與音色的聲音。蟋蟀的叫聲可分為呼喚聲(Calling song)
與求偶聲(Courtship song) ,在呼喚聲中,最主要的音頻為基頻聲
(Fundamentalfrequency) ,依物種的不同介於3~8kHz 間。而蟋蟀的求偶聲包含兩類型
的聲音:一種較為小聲並且與呼喚聲有類似的頻率,另一種較大聲且有較高的諧
音。不同種類的蟋蟀有不同的發音頻率、模式與韻律,而發音特性是由中胸至前
腹神經的中樞模式發生器(central pattern generator)所調控(Schoneich and Hedwig,
2012) ,此外腦內具有指令神經元,可控制中樞模式發生器的衝動,引起特定規律
的運動並產生聲響。
3
圖一解剖顯微鏡觀察蟋蟀發音器(放大倍率20X)
(二) 、蟋蟀聽覺的產生
蟋蟀的聽覺感應器在前腳由特化的骨膜構造偵測聲音的波動此構造對於呼叫聲的
基頻的特別敏感,內耳大約有60-70 個聲音受器神經,受器神經導音管(scolopidia)但其
運作機制尚不清楚。蟋蟀能從聲音得知鳴叫者的方位以及距離,甚至是牠的身體狀
態。蟋蟀判斷聲音特性方式有三種,第一,微弱聲音只會刺激最敏感的受器,較大聲
的聲音會同時觸發較不敏感的神經;第二,衝動頻率會隨著聲音強度而增強;第三,
反應的時間隨著訊號增強而減少。蟋蟀可以利用聲音的延遲來判斷聲音的方向以及大
小聲的差異。聲音受器接收到訊號後會傳到前喉神經質(prothoracic ganglion) ,三種已知
與聲音訊號相關的中樞神經包含AN1 、AN2 、ON1 ,AN1 主要負責處理低頻的呼叫
聲,並將訊號直接傳往腦部,同時可藉由左右刺激延遲判斷聲音方位來源;AN2 主要
負責高頻聲音的接收,對於高頻的求偶聲特別敏感,但對
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