A Physiological Analysis of Cicada Song / Journal of Experimental Biology

Résumé

1. Le mécanisme neuromusculaire de la production sonore chez les cigales a été élucidé par une étude anatomique et physiologique détaillée de Platypleura capitata (Oliv.) et par l’analyse d’enregistrements sur bande magnétique du chant de huit autres espèces à Ceylan.

2. Dans tous les cas, le chant est constitué d’une succession d’impulsions, la fréquence de répétition étant comprise entre 120 et 600/s. Chaque impulsion est composée d’un train amorti d’ondes sonores dont la fréquence est déterminée par la période naturelle de vibration des timbales.

3. Une impulsion sonore est émise lorsque le tymbal se boucle soudainement ou est rétabli dans sa position de repos par son élasticité naturelle; dans le chant de certaines espèces, les deux mouvements sont efficaces. Les muscles tymbaux, responsables du flambement, ont un rythme d’activité myogène, initié, mais peu contrôlé en fréquence, par des impulsions dans la fibre nerveuse unique alimentant chaque muscle. Les deux timbales agissent normalement ensemble.

4. La courbure des tymbales peut être augmentée par la contraction des muscles accessoires, dont les principaux sont les muscles tenseurs. Cela augmente le volume du son émis à chaque clic et diminue la fréquence de répétition des impulsions; l’abdomen est soulevé de l’opercule par contraction des muscles tenseurs.

5. Les sacs aériens trachéaux forment une cavité qui résonne approximativement à la fréquence des vibrations tymbales et dont la taille peut varier par expansion de l’abdomen.

6. Les chants de cigales, à l’oreille humaine, semblent être d’une grande variété. Les différences proviennent en grande partie des propriétés de la cochlée de mammifère en tant qu’analyseur de fréquence; le degré de cohérence de phase entre les impulsions, qui est probablement sans importance pour l’insecte, est d’une grande importance pour déterminer la qualité du son pour un observateur humain. Les chants de trois espèces qui ressemblent respectivement à une cloche, à une phrase musicale et à un bavardage strident sont analysés à partir d’oscillogrammes à grande vitesse, et la différence de qualité du son est expliquée par référence aux formes d’ondes.

7. Certaines espèces émettent une succession régulière d’impulsions. D’autres ont un motif lent à leur chant, produit par l’excitation nerveuse coordonnée de trois groupes fonctionnels de muscles: (a) les muscles tymbaux, produisant le son; (b) les muscles tenseurs, contrôlant l’amplitude et la fréquence de répétition des impulsions; (c) les muscles contrôlant la résonance des sacs aériens. Sur les neuf espèces recensées à Ceylan, celles appartenant au genre Platypleura produisent leur patron en utilisant (b) et (c), le muscle tymbal étant en activité rythmique continue; ceux du genre Terpnosia utilisent principalement (a) pour interrompre la continuité de l’émission des impulsions sonores, avec un changement d’amplitude et de fréquence des impulsions qui l’accompagne. Les espèces restantes utilisent les trois groupes musculaires, mais différents modèles de coordination produisent de grandes différences dans le chant.

8. Chez une espèce (Platypleura octoguttata), un chant de parade nuptiale distinct a été enregistré d’un mâle à proximité immédiate d’une femelle; cela se termine par une tentative de copulation.

9. Des expériences électrophysiologiques préliminaires montrent que les sensilles chordotonales associées au tympan sont extrêmement sensibles aux sons aigus. Lorsque le chant d’une autre cigale est lu par un haut-parleur, le motif d’impulsion dans le nerf auditif correspond à l’enveloppe de modulation d’impulsion, avec une certaine décharge, comme dans d’autres “oreilles” d’insectes (Pumphrey, 1940).

10. La fonction du chant est de rassembler la population locale d’une espèce de cigale (mâles et femelles) en un petit groupe. Il reste à déterminer s’il s’agit du principal stimulus intersexué dans le comportement d’accouplement.