En fysiologisk analys av Cicada Song / Journal of Experimental Biology

sammanfattning

1. Den neuromuskulära mekanismen för ljudproduktion i cikader har belysts av en detaljerad anatomisk och fysiologisk studie av Platypleura capitata (Oliv.) och genom analys av magnetbandinspelningar av låten av åtta andra arter i Ceylon.

2. I alla fall består låten av en följd av pulser, repetitionsfrekvensen är mellan 120 och 600/SEK. Varje puls består av ett dämpat tåg av ljudvågor vars frekvens bestäms av tymbals naturliga vibrationsperiod.

3. En puls av ljud avges när tymbal plötsligt spännen eller återställs till sin viloposition genom sin naturliga elasticitet; i sången av vissa arter båda rörelserna är effektiva. Tymbalmusklerna, som är ansvariga för knäckningen, har en MyoGen aktivitetsrytm, initierad, men endast något kontrollerad i frekvens, av impulser i den enda nervfiber som levererar varje muskel. De två tymbalerna fungerar normalt tillsammans.

4. Tymbalernas krökning kan ökas genom sammandragning av tillbehörsmuskler, vars huvud är tensormusklerna. Detta ökar volymen av ljud som avges vid varje klick och sänker pulsrepetitionsfrekvensen; buken höjs från opercula genom sammandragning av tensormusklerna.

5. Trakealluftssäckarna bildar ett hålrum som är ungefär resonant mot frekvensen av tymbalvibration och kan varieras i storlek genom expansion av buken.

6. Cicada-låtar, till det mänskliga örat, verkar vara av stor variation. Skillnaderna beror till stor del på egenskaperna hos däggdjurs cochlea som frekvensanalysator; graden av koherens av fas mellan pulser, som förmodligen är utan betydelse för insekten, är av stor betydelse för att bestämma ljudets kvalitet för en mänsklig observatör. Sångerna av tre arter som liknar respektive en klocka, en musikalisk fras och en hård Prat analyseras från höghastighetsoscillogram, och skillnaden i ljudkvalitet förklaras med hänvisning till vågformerna.

7. Vissa arter avger en regelbunden följd av pulser. Andra har ett långsamt mönster till sin sång, producerad av den koordinerade nervösa excitationen av tre funktionella muskelgrupper: (a) tymbalmusklerna, som producerar ljudet; (b) tensormusklerna, som styr amplituden och pulsrepetitionsfrekvensen; (c) musklerna som styr luftsäckarnas resonans. Av de nio arter som registrerats i Ceylon producerar de som tillhör släktet Platypleura sitt mönster genom att använda (b) och (c), tymbalmuskeln är i kontinuerlig rytmisk aktivitet; de av släktet Terpnosia använder huvudsakligen (a) för att avbryta kontinuiteten i utsläpp av ljudpulser, med viss åtföljande förändring i amplitud och pulsfrekvens. De återstående arterna använder alla tre muskelgrupperna, men olika koordinationsmönster ger stora skillnader i sång.

8. I en art (Platypleura octoguttata) spelades en distinkt uppvaktningssång in från en man i närheten av en kvinna; detta slutar med försök till parning.

9. Preliminära elektrofysiologiska experiment visar att den ackordotonala sensilla som är associerad med tympana är extremt känslig för höga ljud. När sången till en annan cikada spelas upp genom en högtalare motsvarar impulsmönstret i hörselnerven pulsmoduleringshöljet, med viss efterladdning, som i andra insektöron (Pumphrey, 1940).

10. Låtens funktion är att samla den lokala befolkningen i en cikada-Art (män och kvinnor) i en liten grupp. Det återstår att avgöra om det är den huvudsakliga intersexuella stimulansen i parningsbeteende.