昆虫声音信号和应用研究进展

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昆虫的通讯与通讯方式

昆虫的通讯与通讯方式

第六章昆虫的通讯‎与通讯方式‎一、什么是信号‎?昆虫的许多‎醒日的形态‎特征、许多行为方‎式,所分泌的许‎多化学物质‎以及由动物‎发出的大多‎数声音都可‎以认为是昆‎虫为了影响‎其他个体的‎行为而发展‎起来的一种‎适应.并经常被看‎作是动物的‎信号.正如翅膀借‎助于在空气‎中搏击来完‎成其正常的‎飞行功能一‎样,一个信号往‎往是借助于‎影响另一个‎昆虫(经由感觉器‎官)来完成其正‎常的通讯功‎能.除了回声定‎位以外,由昆虫的特‎定发声器官‎所发出的全‎部声音,对其他动物‎来说都是一‎种信号.这些信号可‎以用来吸引‎其他个体(如雄螅蟀用‎鸣叫把雌蟋‎蟀吸引到自‎己洞穴中来‎),也可以用来‎排斥其他个‎体(如工蚁分泌‎的报警激素‎),还可以对其‎他个体的生‎理状况产生‎某种长远影‎响(如蜂王分泌‎的蜂王激素‎可抑制工蜂‎卵巢的发育‎).什么是信号‎?一个信号往‎往是借助于‎影响另一个‎动物(经由感觉器‎官)来完成其正‎常的通讯功‎能.“信号”(signa‎l s)一词可以从‎字典中查出‎两个定义:1) 信号是用于‎交流信息的‎任何符号,状态和标志‎等;2) 任何能唤起‎动物行动的‎事物都是信‎号.行为生态学‎家倾向于把‎信号理解为‎:信号是一个‎动物(信号发送者‎)利用另一个‎动物(信号接受者‎)肌力的一种‎手段.二、信号的特点‎1、以较少的能‎量获得较大‎的利益这是信号的‎一个明显特‎点,即发信号只‎需消耗较少‎的能量,但靠利用其‎他动物的肌‎力却能得到‎较大的利益‎.一只雄蟋蟀‎完全有能力‎到处跑动去‎寻找配偶.但它却呆在‎一个地点用‎叫声把雌蟋‎蟀吸引到自‎己身边来,这显然是利‎用了雌蟋蟀‎的肌力而节‎省了自己的‎肌力.鮟鱇将猎物‎驱入自己的‎口中则不是‎靠自己的肌‎力,而是靠摇晃‎一个诱饵使‎猎物主动进‎入自己的口‎中,在这里鮟鱇‎是在巧妙地‎利用猎物的‎肌力.寄生于蚂蚁‎巢的隐翅甲‎幼虫靠分泌‎化学物质引‎诱蚂蚁给其‎喂食。

昆虫声音信号和应用研究进展

昆虫声音信号和应用研究进展

昆虫声音信号和应用研究进展
赵丽稳;王鸿斌;张真;孔祥波
【期刊名称】《植物保护》
【年(卷),期】2008(34)4
【摘要】昆虫声音信号是昆虫在长期进化过程中形成的种内、种问信息交流方式之一,在昆虫求偶、聚集、攻击、报警等各种行为中起着重要作用.近年随着微电子和计算机信息科学的快速发展,越来越多的昆虫发声机制被揭示.本文简要评述了不同目昆虫的发声器官和发声机制,及其声音信号特征和信号采集分析方法,并讨论了昆虫声音信号的研究趋势和实际应用问题.
【总页数】8页(P5-12)
【作者】赵丽稳;王鸿斌;张真;孔祥波
【作者单位】中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,国家林业局森林保护学重点实验室,北京100091;中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,国家林业局森林保护学重点实验室,北京100091;中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,国家林业局森林保护学重点实验室,北京100091;中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,国家林业局森林保护学重点实验室,北京100091【正文语种】中文
【中图分类】Q967
【相关文献】
1.昆虫气味受体研究技术及其在林业昆虫中的应用研究进展 [J], 申思凡;张真;孔祥波;刘福;张苏芳
2.食用昆虫的营养与应用研究进展 [J], 陈晓明;黄国忠;陈济宽;张红城
3.昆虫几丁质酶功能研究、酶学性质及应用研究进展 [J], 李妍;李家磊;师献雪;张俊丽;胡淼
4.RNA干扰在鳞翅目昆虫中的应用研究进展 [J], 张秋朗;刘建宏;徐进;叶辉
5.昆虫性信息素及其类似物干扰昆虫行为的机理和应用研究进展 [J], 王安佳;张开心;梅向东;高玉林;张涛;折冬梅;宁君
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生物声学的研究进展

生物声学的研究进展

生物声学的研究进展生物声学是关注生物体的声音,研究声波在生物体内部的产生、传播、感知和处理的一门科学。

近年来,随着大数据、计算机技术和人工智能的快速发展,生物声学的研究进展日新月异,为人类探索自然奥秘、开展现代医学、推动生态保护和促进生物工程等领域提供了重要的支持和帮助。

本文将从生物声学的应用、方法和领域几个方面入手,谈谈生物声学的研究进展和未来发展前景。

一、生物声学的应用生物声学的应用非常广泛,可以被应用于测量、识别、定位和区分声源的性质、形态和空间位置。

其中,最具代表性的应用是鲸鱼的通讯和声学识别。

鲸鱼是大洋中的巨无霸,它们往往需要传递复杂的声音信息来进行通讯和交流,生物声学的研究可通过探测鲸鱼声音的频率范围、形态和变化等信息,来识别鲸鱼识别码和生物学特征,以便更好地了解鲸鱼的生态习性、迁徙规律和种群数量状况,从而有利于推动鲸鱼保护。

除了鲸鱼,生物声学的应用还可以涉及一些其他的生物,如蝾螈、鸟类、昆虫、鱼类以及人体等等。

对于蝾螈、鸟类、昆虫来说,它们的产生的声音往往含有非常丰富的信息,有助于了解它们的交流行为和生态地位。

而对于人类来说,生物声学的应用可以包括:医学诊断、心理学、音乐和语音识别等。

最为典型的应用就是医学领域——心电声学领域,通过为患者喜欢的音乐带上心电图传感器,可以获取客观的振动信息,并通过分析这些振动信号的频谱和时域特性,进行病情诊断和治疗反馈。

二、生物声学的方法生物声学的方法主要包括了声波定位、信号识别、信息提取和声学特征分析等方面。

这些方法通过不断改进优化,使得科研人员能够更加准确地判别多种动物行为和生命状态。

这些方法主要包括:1. 声波定位技术:通过声波定位技术,可以实现对声源在空间位置的描述和追踪,包括声波传播的速度、方向和延迟等,尤其对于水生生物如鲸鱼、海豚这样的动物,该技术的精确度远高于其他任何技术。

2. 信号识别技术:通过使用计算机算法技术,识别动物所发出的声音、到达位于声源附近潜水器的声通道,用于分析行为、测定密度和评估数量,并且可以推断物种的分类、行为和地位。

昆虫的声音沟通与交配行为

昆虫的声音沟通与交配行为

昆虫的声音沟通与交配行为昆虫在自然界中占据了重要的地位,它们不仅是生态系统中的重要环节,还具有丰富多样的声音沟通与交配行为。

本文将重点探讨昆虫的声音沟通方式和这些声音对于交配行为的影响。

一、昆虫的声音沟通方式1. 振翅声振翅声是昆虫中最常见的一种声音沟通方式。

例如蜻蜓和蝴蝶在飞行时产生的嗡嗡声,以及蚊子和苍蝇振动翅膀时发出的嗡嗡声。

昆虫通过调节振动的频率和幅度,传递出不同的信息,比如性别、种类、警告信号等。

2. 鸣叫声鸣叫声是昆虫中一些特定种类的声音沟通方式。

例如蟋蟀在夜晚通过摩擦翅膀产生的咕咕声,以及蚕虫在茧中鸣叫的声音等。

昆虫通过改变鸣叫声的频率、节奏和强度来表达自己的信息,如求偶、警戒和领地宣示等。

3. 震动信号震动信号是昆虫中一种通过身体或其他结构震动发出的声音沟通方式。

例如蜜蜂在蜂巢中通过跳舞来向同伴传递花粉的位置信息,以及蚂蚁在行进中通过拍击地面来警示同伴等。

昆虫通过改变震动的方式和频率来传达不同的信息。

二、声音对于交配行为的影响1. 吸引异性昆虫通过声音信号来吸引异性配偶进行交配。

例如雄性蟋蟀通过鸣叫声来吸引雌性蟋蟀,雌性昆虫则会根据雄性的声音来判断其品质和健康状况,从而选择最合适的配偶。

2. 求偶行为声音也在昆虫的求偶行为中起到了重要的作用。

雄性蚊子通过振动翅膀和鸣叫声来吸引雌性蚊子的注意,从而进行交配。

同样地,雄性蚂蚁通过地面的震动信号来吸引雌性蚂蚁,完成交配行为。

3. 竞争与领地某些昆虫会通过声音来表示对于领地的宣示和对其他同类的竞争。

例如蜜蜂在蜂巢中通过跳舞来传递花粉来源的信息,同时也能向其他蜜蜂表明其对该领地的所有权。

4. 警戒与防御声音信号还可以用于昆虫之间的警戒与防御。

例如某些种类的蜻蜓通过振翅声来发出警告信号,以示对潜在威胁的警戒。

此外,部分昆虫还会通过震动信号来警示同类,以防止外敌的入侵。

总结:昆虫通过各种声音信号来进行沟通与交配行为。

振翅声、鸣叫声和震动信号是昆虫中常见的声音沟通方式。

叶蚪鸣声特征及其在分类学上的应用研究进展(综述)

叶蚪鸣声特征及其在分类学上的应用研究进展(综述)
江 佳 富 蔡 平 。 ,
( .安 徽 农 业 大 学 森 林 利 用 学 院 ,合 肥 2 0 3 ;2 1 3 0 6 .安 徽 农 业 大 学 园 艺 系 )

要 :综 述 了 叶 蝉 的 发 声 和 接 收 机 制 、记 录 与 分 析 方 法 、声 学 信 号 的 性 质 和 在 生 物 学 行 为 上 的 作 用 ,以
叶 蝉 科 ( ia el a )隶 属 于 同翅 目 ( o p e a C c d ld e i H mo tr )头 喙 亚 目 ( c e o r y c a Au h n r h n h )叶 蝉 总 科 ( i d l ie ) C c el d a 。长 期 以 a o
来 ,人 们 一 直 以 为 叶 蝉 是 一 个 不 会 发 声 的类 群 ,并 曾 人 为 地 把 同 翅 目划 分 为 C a tu e ( 歌 手 ) 或 Sr ua t ( 叫 h ne ss 女 ti lni 唧 d a 者 ) 和 M u t s ( 巴 )或 Slni ( 寂 者 ) 两 大 不 同类 群 Ⅲ ,而 且 这 种 观 点 一 直 被 广 泛 传 播 。1 5 年 I et e 哑 i t 沉 e s 91 mms2 编 写 昆 l在 虫 学 教 科 书 时 认 为 头 喙 亚 目中 除 蝉 ( 属 于蝉 科 Ccdd e 隶 i i )以 外 的 其 它 科 成 员 不 能 发 声 , 蝉 的发 声 是 独 一 无 二 的 。 O a a 雄 2 世 纪4 O年 代 Osin isn。 经 典 研 究 最 先 揭 示 了叶 蝉 的 声 学 特 征 , 正 了 这 种 错 误 的 二 分 法 。之 后 国 外 其 他 学 者 相 继 尝 s nso  ̄ 的 a “ 纠 试 了 这 方 面 的研 究 工 作 。 国 在 该 方 面 的研 究 非 常 薄 弱 , 今 仅 18 我 至 9 7年 张 志 涛 介 绍 了 黑 尾 叶 蝉 [ p oet ici p Ne h t i cnt e s tx c

昆虫学研究的新进展

昆虫学研究的新进展

昆虫学研究的新进展昆虫在地球上占据着重要的地位,在生态环境和食物链等方面扮演着重要的角色。

近年来,随着科技的不断更新,昆虫学研究也取得了很大的进展,这些新进展都为我们更好地了解昆虫的生态和特性提供了有力的支持。

一、基因编辑技术近年来,基因编辑技术取得了长足的进展,这一技术也被用于昆虫研究。

通过基因编辑,研究人员可以专门研究昆虫基因中的特定功能,并对其进行精确调控。

例如,有些昆虫可能对特定物质有很强的反应,基因编辑技术可以帮助研究人员了解反应过程和机制。

此外,这一技术也可以用于昆虫疾病的研究和防治。

二、生态环境研究在生态环境方面,科技的发展也为昆虫学研究带来了新的进展。

例如,昆虫声音检测技术现在使用的主要是基于超声波技术的,智能化探头加上人工智能技术,不仅能够分辨昆虫的性别,还能推断昆虫的活动模式和卫星定位的喜好地点等等。

同时,GPS技术也逐渐成为昆虫研究的重要工具。

研究人员可以通过将昆虫与GPS追踪器连接来跟踪其移动路径和生态环境。

这一技术对昆虫种群和迁徙规律的研究也提供了有力的支持,更好地了解蝗虫,飞蝗,蝗虫,蜜蜂这些昆虫迁徙规律有很重大的作用。

三、虫群智能研究虫群智能是指研究昆虫集体行为的学科。

虫群行为是昆虫生物学一个重要的研究领域。

随着科技的发展,研究人员开始利用虚拟现实、三维打印等技术开展虫群智能研究。

例如,科学家通过模拟模型模拟蚂蚁之间的集体行为,更好地了解蚂蚁的行为模式和决策过程。

这不仅可以加深我们对昆虫集体行为的理解,还可以帮助我们开发出更好的集体智能系统。

四、蛋白质组学研究蛋白质组学是利用生物学、物理学、化学、计算机科学和软件工程学等多种学科交叉学科中的一种。

在昆虫研究中,蛋白质组学可以用于分析昆虫基因组中不同表达的蛋白质,并研究其生态功能和生理特性。

这样,研究人员可以更好地理解昆虫的生态平衡和适应能力。

总之,随着科技的发展,昆虫学研究也获得了很大的进展,基因编辑技术、生态环境研究、虫群智能研究和蛋白质组学研究等技术的应用,为我们更好地了解昆虫生态和特性提供了有力的支持。

昆虫信号交流与物种识别特点

昆虫信号交流与物种识别特点

昆虫信号交流与物种识别特点昆虫是地球上数量最庞大、种类最丰富的生物类群之一,而昆虫的信号交流和物种识别特点一直以来都备受研究者的关注。

本文将从昆虫信号交流的方式和昆虫物种识别的特点两个方面进行论述。

一、昆虫信号交流的方式昆虫通过不同的信号交流方式来传递信息并与同种或者其他物种进行沟通。

以下是一些常见的昆虫信号交流方式:1. 触觉信号交流:许多昆虫通过触角来感知和传递信息。

触角是昆虫身体上的感觉器官,可以用来探测环境中的物体或者其他昆虫。

例如,蚂蚁在触角中释放出一种特殊的化学物质来标记路径,这样其他蚂蚁就可以通过跟随这种化学物质的气味找到食物来源。

2. 视觉信号交流:对于具有复眼的昆虫来说,视觉交流是非常重要的。

昆虫通过观察其他昆虫的色彩、形态和动作来进行交流。

例如,雄性孔雀蝶会通过翅膀展示丰富多彩的图案来吸引雌性孔雀蝶的注意,并传递自己的繁殖意愿。

3. 声音信号交流:某些昆虫能够通过振动翅膀或者其他身体部位来产生声音,并通过声音的频率和节奏传递信息。

例如,蟋蟀通过鸣叫来吸引异性或者警示同类,每个蟋蟀种类的鸣叫音频都有独特的特征,可以被其他蟋蟀识别。

二、昆虫物种识别的特点昆虫的物种识别特点主要表现在形态特征、嗅觉和声音等方面。

1. 形态特征:昆虫的外形和身体特征在物种之间存在差异,这些差异可以用来进行物种识别。

例如,蜜蜂和黄蜂的外形虽然相似,但通过观察头部和腹部的细节特征,可以区分它们属于不同的物种。

2. 嗅觉:昆虫的嗅觉对于物种识别非常重要,许多昆虫可以通过嗅觉识别同类或者寻找食物来源。

例如,蚂蚁通过感知触角释放的信息素来识别同种和标记路径,这样就能够组成规模庞大的社会系统。

3. 声音:昆虫通过声音的频率、节奏和振动等特征进行物种识别。

不同物种的昆虫会发出不同类型的声音进行交流。

例如,蟋蟀的鸣叫声是每个物种都具有独特的特征,这使得同种蟋蟀能够识别彼此并避免与其他物种的交配。

总结起来,昆虫信号交流方式多种多样,包括触觉、视觉和声音等。

昆虫的化学信号和通讯方式

昆虫的化学信号和通讯方式

昆虫的化学信号和通讯方式昆虫是地球上数量最多的一类生物,其成功繁衍和生存的关键之一是通过化学信号和通讯方式来交流和协调行动。

本文将探讨昆虫的化学信号以及它们所采用的不同通讯方式。

一、化学信号的作用化学信号在昆虫中起到了诸多重要的作用。

首先,它们可以帮助昆虫发现食物和寻找配偶。

许多昆虫会释放特定的化学物质,以吸引同种或异种个体。

这些信号物质被称为信息素,可以被其他昆虫感知和识别。

其次,化学信号还用于警示和防御。

某些昆虫会释放出一种特殊的气味来警告其他昆虫,表明它们身处危险环境或有潜在的威胁。

此外,一些昆虫也会通过释放具有毒性的化学物质来自卫。

最后,化学信号还参与到昆虫社会行为的调节中。

例如,蚂蚁通过化学信号来制定工蚁任务分工和协调整体工作。

这些信号有助于昆虫个体之间的相互沟通和协作,维持整个群体的稳定。

二、化学信号的种类昆虫的化学信号可以分为外源信号和内源信号。

外源信号是指来自外界环境的化学物质,如食物中的挥发性物质或其他昆虫释放的信息素。

内源信号则是昆虫体内产生的具有信号作用的化学物质。

在外源信号中,信息素是昆虫最为常见和重要的一种化学信号。

根据作用对象的不同,信息素可以分为性信息素、聚集信息素和报警信息素等。

性信息素主要用于吸引异性昆虫,以促进繁殖。

聚集信息素则在一些社会性昆虫中起到吸引同种个体聚集的作用。

而报警信息素则用于警示和协调群体行为。

在内源信号中,昆虫的激素分泌起到了重要的调节作用。

例如,昆虫的激素可以通过调节昆虫的发育和生长,影响其行为和繁殖活动。

激素不仅在昆虫个体内部发挥作用,还可以通过化学信号传递给其他昆虫,影响整个群体的行为。

三、通讯方式的多样性昆虫在信号传递过程中采用了多种通讯方式。

最常见的方式是化学信号的释放和感知。

昆虫通过特定的腺体或分泌物来释放信息素,其他昆虫则通过感觉器官接收并解读这些化学信号。

除了化学信号,昆虫还可以通过声音和震动等方式进行通讯。

蟋蟀和蝉虫等昆虫可以通过鸣叫来吸引异性或表达自己的领地主张。

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1 昆虫的发声机制昆虫产生声音信号的方式一般分为两类:一类是有特化的发声器官和特定的发声动作;另一类没有专门的发声器官,但有特定的发声动作,或是在其他活动过程中伴随其他动作产生的,但能引起其他昆虫个体在行为或生理上的反应。

非特化发声器官产生的昆虫鸣声主要指翅振动声和敲击声。

例如,报死窃蠹(Xest obiumrufovillosum)用头轻轻敲击洞穴壁,发出性召唤的声信号;兵蚁利用上颚敲击隧道产生的振动通过地层传给附近的同伴,发出警告信号。

昆虫的发声器官种类多样,最熟知的为摩擦发声器和鼓室发声器。

摩擦发声器由音锉和刮器两部分组成。

直翅目昆虫以摩擦前翅发声,以前翅内侧面上一排坚硬的微细突作为音锉,翅边缘硬化的部分作为刮器,两者相对运动而发声。

音锉上突起的数量、排列密度以及翅的厚薄和振动速度等各不相同,所以鸣声的节奏和高低也不同。

一般认为同翅目蝉科昆虫的发声器是腹部第一节两侧的声鼓器官,包括鼓盖、鼓膜、鼓肌和气室。

雷仲仁等把蝉的发音机制归纳为4大类,除了鼓膜发音外还有翅拍击发音,前后翅摩擦发音,副发音器。

据报道,昆虫纲3 4个目中有16个目的昆虫能发声,常岩林等对中国6个目以及部分科的昆虫发声机制进行了详细介绍。

除了上述两类,还有气流振动发声。

气流振动发声类似于人的发声原理,目前这类发声机制还不是很清楚。

研究较多的是鳞翅目鬼脸天蛾属的一些种类,如鬼脸天蛾(Acherontia atropos)当咽及其肌肉收缩时,形成气流在其口器内出入,经内唇与咽的底部时,遇到内唇受阻,造成旋转的气流而发出犹如人“吹口哨”的声音。

有关昆虫发声机制的主要研究结果综合归纳如表1略。

2 昆虫声信号的特征和作用2.1 昆虫声信号的特征昆虫声信号的特征与昆虫的体态、发声器官的类型以及生活习性密切相关。

对于每种昆虫来说,其声音信号是单调而规律的,具有种的特异性。

要对每种信号进行完整描述,需要从时域、频谱、声谱3个领域进行分析,因为声音信号的时域特征受多种外界因素影响,而信号的频域特性由信号本身性质决定不受信号强弱的影响,所以一般用频域特性来表示各种信号的特征。

总体上昆虫的声信号分为两种,一种为靠空气直接传播的声音(air-borne sound),另一种为靠介质传播的振动信号(substrate-borne vibration)。

前者信号凭人耳即能听到,如蟋蟀的鸣声通常是相当纯的律音,廉振民等对蟋蟀的3种常见鸣声(召唤声、求偶声、争斗声)进行分析,声频率在2~9kHz范围内。

而后者信号需要借助灵敏的仪器才能测到。

天牛幼虫的爬行声沿木段末端传递至加速度传感器而被接收,振动的能量分布在30~280Hz频段内。

叶蝉类鸣声是通过植物基质传播的,我国对叶蝉类鸣声的研究已有相关综述。

不同蝉种鸣声的优势频率呈明显的覆盖现象,但有各自的音调和节奏的变化,同时也与相应的生态环境相关,某些生活在低矮的灌木林区的蝉类鸣声的优势频率都低于1000Hz,而生活在树林区的一般在30 00~5000Hz。

昆虫的声音信号是昆虫种内和种间进行交流的重要形式之一。

大多数鸣叫的昆虫都有吸引异性的作用,振动信号作为求偶过程的一部分已经在直翅目、翅目、胸喙亚目、头喙亚目、半翅目、脉翅目、鞘翅目、长翅目、双翅目、毛翅目的研究中证明。

但是在等翅目、鳞翅目、膜翅目中,振动信号与交配行为的关系不大。

2.2 昆虫声信号的作用某些昆虫种群,如果缺少了声音信号的交流,就会直接影响一些活动的顺利进行。

褐飞虱(Nilaparvata lugens)雌、雄成虫具有鸣叫习性,雌虫只能发出1种求偶鸣声,具有联络、求偶和为雄虫搜寻雌虫定向的作用。

而雄虫则能发出2种鸣声:第1种鸣声是求偶鸣声,具有联络、求偶的作用;第2种鸣声是生殖竞争信号。

研究结果表明:回放稻褐飞虱雄虫第2种鸣声可以显著降低雌雄虫的成功交配率。

果蝇的求偶信号有正弦波和脉冲波2种。

为了检验2种信号的作用,Fanny Rybak等把不同的声音信号对每对果蝇(其中雄性果蝇被剪掉翅膀)进行回放试验。

结果表明:完整的声音信号能够使试验昆虫完成交配;只回放脉冲波也能刺激交配;但只回放正弦波,刺激作用明显降低。

对有发音王之称的蝉,其鸣声主要用来求偶,并且不同地区的蝉有种的差异性。

可见声音信号在昆虫求偶过程中起着举足轻重的作用。

除求偶作用外,声音信号还有竞争、攻击、联络、报警、定位等作用。

竞争的声音信号在大多数发声昆虫中普遍存在。

一旦有其他雄虫侵入领地,先占领的雄虫会发出竞争的声音信号,并伴随攻击行为的产生,直到把入侵者赶走为止。

如:小蠹科的昆虫属钻蛀性害虫,在树皮上一般都是成对出现在坑道内,一旦有其他雄虫侵入,坑道内的雄虫会发出竞争的声音信号,并且把入侵者推到洞口,持续鸣叫,直到入侵昆虫逃走为止。

在螽斯科中,声音信号可以提高发声雄虫定位的准确性。

而在蝼蛄科中,雄性的声音信号可以起到雄性-雄性空间隔离的作用。

一些摩擦信号常常与防御行为有关,尤其是在鞘翅目和异翅亚目的昆虫中。

在社会性和半社会性的昆虫中,声音信号尤其重要。

例如蜜蜂的声音信号主要起联络作用,白蚁的声音信号主要有报警的作用。

所以研究声信号在昆虫之间的交流机制具有重要的意义。

3 声音信号的采集和分析3.1 声音信号的采集昆虫声音信号的采集装置主要由以下几部分组成:虫源,传感器,前置放大器,数字录音机,监听耳机。

对于不同的虫种录制方法也有所不同。

隐蔽性害虫声音信号的采集要比非隐蔽性害虫难度大。

在20世纪70~80年代对小蠹虫做的一系列研究采用的都是R udinsky与Michael所用的Hewlett Packard型号为15119的压电式麦克风,PA R型号为113号带宽在300~100kHz范围内的低噪音前置放大器,和Ampex型号为FR21300的磁带录音机,Tektronix Type 565双射束示波器。

Claridge等(1 985)用加速度计(B&K8302)和电荷放大器(B&K2635)连接录音机(Negra 4.2 LSP)记录飞虱振动信号,不过整套仪器成本较高。

张志涛等自1986年以来,用自制的振动信号监听、记录和重放装置研究飞虱鸣声,取得了满意的试验效果。

其中拾音器是用市售电唱机拾音头改制。

而功率放大器可以用录音机内含电路,也可以用一块集成电路(LA4100、LM386、TBA820等)单独制作功放电路。

录音设备采用的是Sharp GF-888型双卡录音机。

在声音采集的过程中,录音的准确与否是最关键的一步。

早期的磁带录音机在录音和放音过程中,局限性很大,缺点很多,不但会引入一定的噪声,且频率响应变化偏大,谐波失真等。

随着计算机软、硬件和数字信号处理技术的飞速发展,这些缺点和不足终于可以克服。

高速的CPU和优化的软件以及快速的AD/DA 板、数字化的I/O接口等新科技为研究提供了极大的支持。

运用这些技术,研究者们可以为昆虫鸣声信号进行数字化记录、实时分析,从而实现行为观察与信号分析同步。

网络的发展也使数字声音的获取、拷贝变得更快捷、更方便。

另外,随着数字录音机的兴起,不但可以进行室内试验,也为野外试验提供了便利,从而使研究变得更轻松更准确。

如Fanny Rybak录制果蝇的声音信号采用SONY TCD 3数字录音机,采样频率和位深分别是48khz和16bit。

随后又出现了96khz,24bit的Edirol R-4数字录音机,本底低,采集昆虫声音信号效果很好。

最新的Genex GX9048是世界上最先进的数字音频录音机。

它提供了48轨24bit/192kHz的PCM录音、重放与48声轨DSD录音、播放。

同时它支持录音和播放48轨24bit/192kHz的PCM数据。

这些先进的工具为研究工作提供了强大的技术后盾。

3.2 声音信号的分析声音信号的分析是昆虫声信号研究中很关键的一部分,分析的结果直接影响试验结果,对回放试验和实际应用都有直接的影响。

早期的信号分析,主要是通过示波器或记录仪来观察昆虫声信号的波形图和分析信号的时域特征。

20世纪70年代以后,由于傅立叶分析方法的广泛应用,研究人员可以利用滤波器、选频电平表、频谱仪和声谱仪等信号分析仪器,对昆虫声信号进行频域特征分析,从而使昆虫声信息行为研究前进了一大步。

然而,随着计算机软、硬件的快速发展,昆虫声信号研究完全可以脱离上述的分析仪,而利用信号分析软件来完成。

但是一些普通信号分析软件存在一定的局限性,尤其对复杂的昆虫声音信号,要有专门的软件进行分析。

姚青等根据昆虫声通讯研究的需要,利用现代计算机技术和信号分析手段,建立了一套多功能昆虫鸣声信号采集和分析系统(data acquisition andanalysis system of in sec tacous tic signal,DAASIAS)。

但是面对大量的昆虫声音信号记录数据,该软件利用M atlab进行处理存在实时性不够的问题。

Raimund Specht介绍了一种软件-Avis oft Bioacoustic,克服了上述缺陷,可以自动处理大量的声音文件,既可用于声谱分析又可用于频谱分析。

不同的昆虫,分析参数不同,而大部分昆虫声音信号的参数主要为脉冲串、脉冲组、脉冲组的持续时间及间隔和主峰频率等。

除上述软件外,还有两大工作平台Labview和Matlab可以为昆虫声音信号的研究提供有力的技术支撑。

4 昆虫声音信号的应用研究昆虫声音信号除了可以更深入地了解昆虫语言及行为外,最主要的目的还是应用在实践中。

20年来,各国学者在昆虫声学这一交叉学科取得了许多可喜成就。

4.1 在分类上的应用目前,昆虫分类学应用的主要还是形态特征,但对外部形态相似的近缘种单依形态特征分类时比较困难,而鸣虫的鸣声具有种的特异性,用声学方法对鸣声进行分析所得的性状特征是鉴别种类简单而可行的手段。

鼻优草螽[Euconoceph alus nasutus(Thunberg)]和苍白优草螽[E.pallidus(Redten-bacher]外形相似,但其鸣声特征和发声器的结构明显不同。

芦荣胜等应用计算机技术,分析了山西历山自然保护区的白须双针蟋、短翅灶蟋、银川油葫芦、迷卡斗蟋4种蟋蟀雄性的鸣声结构,结果表明这4种蟋蟀雄性的鸣声差异显著,即使看不见标本,听到鸣声就能确定种类。

随后他们又应用计算机技术分析了红足米纹蝗(Notostaurus rubrics Mistshenko)和小米纹蝗[N.albicornis albicornis (Ev.)]雄性的鸣声特征。

这2种米纹蝗雄性鸣叫声的脉冲组持续时间、脉冲组、脉冲组间隔、频率的主能峰以及鸣叫行为均具有显著差异,可作为2种米纹蝗的分类依据。

另外,可以通过对声音信号的研究,鉴定相似种类的不同地理种群。

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