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Nov. 09 2020

鬼面蛛沒耳朵,卻有超強聽力!

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  • 鬼面蛛有八個眼睛,其中朝向正面的兩顆超大眼睛是牠獲得這個名稱的原因。PHOTOGRAPH BY JAY STAFSTROM

  • 根據這份研究,鬼面蜘蛛會用絲織出一個有黏性的網子,然後以子彈般的極快速度,在頭頂上方「翻轉」以捕捉飛行中的昆蟲。PHOTOGRAPH BY JAY STAFSTROM

這些大眼蜘蛛能用牠們腿裡的器官聽見出人意料的廣泛音頻,這是在其它蜘蛛種類看不到的能力。

鬼面蛛有八個眼睛,其中朝向正面的兩顆超大眼睛是牠獲得這個名稱的原因。PHOTOGRAPH BY JAY STAFSTROM

鬼面蛛有八個眼睛,其中朝向正面的兩顆超大眼睛是牠獲得這個名稱的原因。PHOTOGRAPH BY JAY STAFSTROM

不管是誰幫鬼面蛛(Ogre-faced spiders)命名的,他顯然對牠們巨大的雙眼感到驚艷。這兩顆怪物般的眼球能在黑暗中鎖定目擊獵物。

但人們後來發現,這種夜行性的蛛形綱動物完全是因為另一種感官而值得關注:聽覺。一項新研究顯示這種蜘蛛能在 1.8 公尺的距離外聽見驚人的音頻範圍,這都要感謝長在牠們腿上的感覺器官。

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鬼面蛛原生於美國東南部,牠們的狩獵方式是將自己懸掛於植物群落中,然後「向後翻」,將空中的獵物捉進一個有黏性的網子中。

傑.斯塔夫斯特羅姆(Jay Stafstrom)是康乃爾大學一名專攻神經生物學的博士後研究生。他對這種蜘蛛敏捷的身手感到好奇。早些時候,他做了一個實驗,用一片矽膠遮住蜘蛛的雙眼。有趣的是,這隻被遮蔽雙眼的狩獵者仍然能夠捉住飛行中的昆蟲,顯示牠們其實是「聽見」了獵物。

一般而言,蜘蛛並沒有耳朵。但愈來愈多證據顯示有些蜘蛛──比如跳蛛(jumping spiders)、捕魚蛛(fishing spiders)、以及現在正在談論的鬼面蜘蛛──能夠透過腿上一種以神經為基礎的受器聽見聲音。這些受體像耳朵般地運作,接收聲波並將這些刺激傳送到腦中。我們都知道蜘蛛能感受獵物在牠們網子上躡手躡腳時造成振動,但那並不是「聽見」。

鬼面蛛令人驚豔的地方在於牠們的聽力有「多好」,斯塔夫斯特羅姆說。斯塔夫斯特羅姆的研究在10月29 日發表於《當代生物學》(Current Biology)期刊。不同於一些物種(例如跳蛛)無法聽見高頻率的聲音,鬼面蜘蛛不僅能偵測到低頻率的昆蟲翅膀揮動聲,也能偵測到牠們的主要天敵──鳥類高頻率的鳴叫聲。」斯塔夫斯特羅姆發現。

「在這麼簡單的生物身上發現這麼高級的聽力,能幫助科學家了解聽覺是如何演化出來的,」森.斯瓦林漢(Sen Sivalinghem)說。斯瓦林漢是多倫多大學的一名感官生物學家,他並沒有參與這項研究。

「了解感覺資訊是如何在相對簡單、神經元較少的動物腦中被處理,以及這如何影響生物的行為和決定,將為所有大腦的運作和機制提供見解,」他說:「包括人腦在內。」

根據這份研究,鬼面蜘蛛會用絲織出一個有黏性的網子,然後以子彈般的極快速度,在頭頂上方「翻轉」以捕捉飛行中的昆蟲。PHOTOGRAPH BY JAY STAFSTROM

根據這份研究,鬼面蜘蛛會用絲織出一個有黏性的網子,然後以子彈般的極快速度,在頭頂上方「翻轉」以捕捉飛行中的昆蟲。PHOTOGRAPH BY JAY STAFSTROM

在他們新的實驗室實驗中,斯塔夫斯特羅姆和同事將微小的電極打入蜘蛛的腦中以及和身體分離的腿中(這些腿在與身體分離後一小時內仍能對聲音有所反應)。科學家猜測位於每條蜘蛛腿末端附近、負責感覺震動的「蹠節器官」(metatarsal organ)也是牠們的聽覺器官。

於是,科學家們從距離大約 1.8 公尺處製造出各種音高的聲音。根據電極讀數的結果,當暴露在低頻率和高頻率的聲音中時,蜘蛛的腦和蹠節器官變得活躍;而當科學家廢除了蜘蛛的蹠節器官時,這種蛛形綱動物對於聲音的反應則變得沒有那麼強烈,顯示這項器官的功能類似於耳膜。

為了確認在實驗室中的發現,研究團隊也在蜘蛛的原生棲地──佛羅里達州的蓋恩斯維爾城 (Gainesville)對牠們進行測試──在夜晚同樣在距離 1.8 公尺處製造出相同的聲音。

測試的結果是一樣的:當聽見模仿昆蟲翅膀的低頻率聲音時,蜘蛛便擲出牠們的網;當聽見顯示天敵在附近的高頻率聲音時,牠們便保持不動。這些反應強化了研究人員的發現──蜘蛛們不只是對網子的震動做出反應,牠們實際上還聽得見聲音,此研究論文的作者說。

「大家都知道要記錄蜘蛛的腦部活動極為困難,」他補充道,這意味著「關於蜘蛛感覺資訊的處理方式,以及哪些資訊對牠們來說是重要的,我們其實所知甚少。但這類型的研究能夠彌補這方面的知識間隙。」

與時俱進的科技

「這項發現還可能催生出了更好的聲音偵測科技,例如超敏銳麥克風。」斯塔夫斯特羅姆說。

既然鬼面蛛已經「演化出對於這項奇怪行為的熟練技巧,」他說:「我們或許能夠以某些形式進行模仿。」

例如,他想像一種蜘蛛形狀的麥克風或智慧型擴音器,擁有八條「腿」,每一條上面都有一個感應器,這樣「你就能夠對聲音的來源、速度、和行進方向進行非常好的運算。」這樣的儀器對於在一堆嘈雜聲中偵測出某種特定聲音或許會非常有用,他說。

「我們認為這些蜘蛛身上藏了極為珍貴的資訊。」

 

延伸閱讀:蜘蛛怎麼用氣泡在水下過活? / 背上長著怪角的新種毛蜘蛛

DEC. 2020

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