侏罗纪螽斯的生态复原图（杨定华绘制）

动物在求偶、交配、捕食和躲避天敌等行为中，会发出各种声音，这些声学交流也是动物最重要的通讯方式之一。那么，动物的声学交流行为是如何起源和演化的呢？

近期，中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称南京古生物所）的研究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12月13日在线发表于美国《国家科学院院报》（PNAS）。

论文一作、南京古生物所博士研究生许春鹏告诉《中国科学报》。“由于声学景观无法直接保存在化石记录中，我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。”

已有的研究显示，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。

许春鹏在南京古生物所研究员王博和张海春的指导下，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。

“我们对南非和哈萨克斯坦的标本研究发现，早在三叠纪中期螽斯就已经可以发出高频的鸣声（12～16 kHz），这也是整个动物界最古老的高频声音记录。”许春鹏等人通过进一步的数据库分析发现，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。

研究人员在侏罗纪鸣螽化石中发现了保存精美的听器。“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。”许春鹏表示，“我们发现了最古老的昆虫听器和复杂声学行为。”

高频鸣声有利于躲避捕食者的探查，但传播距离较近；低频鸣声则恰好相反，虽易被捕食者探查，却能够传播更远的距离。研究梳理的鸣螽科昆虫叫声频率的双峰分布表明，每个种类在“传播距离”和“躲避探查”之间根据自身需求和特点更好地权衡，避免了既容易被探查又传播不远的情况。

研究还发现，中生代螽斯在早-中侏罗世发生一次明显的类群更替（从哈格鸣螽科主导转为鸣螽科主导），时间上恰好对应了早期哺乳动物的辐射事件，并伴随其听觉能力的提高。因此，研究人员推断早期哺乳动物很可能对螽斯的演化产生了定向选择作用，导致了哈格鸣螽科昆虫的衰落以及声学通迅能力和飞行能力更强的鸣螽科昆虫的崛起。反之，螽斯高频声音的出现可能也促进了早期哺乳动物听觉能力的提高。

该研究总结和梳理了动物重要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.