凹耳蛙(Odorrana tormota)是已知唯一能发出和感知超声信号的蛙类,其声通讯系统长期是动物听觉领域的研究热点。2006年,中国科学院生物物理研究所研究员沈钧贤在《自然》上发表论文,首次报道了中国凹耳蛙具有与海豚、大象和人类相媲美的发声与定位技能。2008年5月8日,《自然》网络版再次发表沈钧贤等人的研究,系统揭示了雌性凹耳蛙超声求偶声的机制,表明这是一种对急流噪声环境的适应演化。
在蛙类繁殖中,求偶声扮演关键角色。通常雄蛙通过叫声宣告自身精力充沛,雌蛙则较为被动,仅偶尔产生弱的回答声。然而,凹耳蛙的雌蛙在排卵前会发出短促而高频的超声信号,明显不同于雄蛙的广告声。沈钧贤团队利用与计算机连接的超声传声器,在安静、黑暗的实验室环境中记录并分析了这些叫声。回放实验显示,雄蛙在听到雌蛙的超声信号后,不仅叫声活动显著增加,还会以非凡的精确度长距离跳向发声源。这一发现表明,凹耳蛙的雌蛙并非完全被动,而是主动通过超声召唤雄蛙。
凹耳蛙的超声通讯系统是对嘈杂山地急流环境的适应性进化。高频超声在湍急水流产生的低频噪声中更容易传播和分辨,从而保证了求偶信号的可靠性。后续研究进一步揭示了凹耳蛙内耳基底膜的特殊结构,使其能够感知高达128 kHz的超声频率,远超其他蛙类的听觉上限。这种声通讯系统不仅为理解动物听觉演化提供了独特模型,也对仿生学与噪声环境下的通讯技术有启发意义。
该研究是我国在动物声学与行为生态学领域的一项重要突破,相关成果发表于《自然》(Nature,doi:10.1038/nature06719,Jun-Xian Shen, Peter M. Narins)。此后,沈钧贤团队继续深入研究了凹耳蛙的超声定位机制及社会行为,进一步巩固了该物种在生物声学中的标杆地位。