蛾子用皮毛吸收超聲波來躲蝙蝠

蛾子的「隱身皮毛」或許能幫助人們打造更好的吸音材料。

圖：Courtesy: Thomas Neil

英國科學家發現有些蛾的皮毛可以吸收高達85%的超聲波。研究人員表示，這種皮毛起到了「隱形塗層」的作用，為蛾子提供聲學偽裝，幫它們在蝙蝠的超聲波探測中隱藏起來。

蝙蝠喜歡吃蛾子，它們會用聲吶技術，即回聲定位法，來進行捕獵。在這場狩獵競賽中，有的蛾子已經進化出了耳朵，能聽到蝙蝠的超聲波，然後躲開。而事實證明，還有一群蛾子則在聲學偽裝的層面上進化出了一種更被動的防禦方式。

從耳聾的兩種蛾子——馬達加斯加牛蛾（bullseye moth）和圓翅天蠶蛾（promethea silkmoth），到不在蝙蝠菜單上的兩種蝴蝶，該研究的主要作者Thomas Neil及其來自布里斯託大學的同事們用聲學層析技術分析比較了它們的吸聲特性。

毛茸茸的胸

在蝙蝠回聲定位的頻率範圍內，研究小組發現蛾子胸部的毛皮吸收了多達85%的超聲波，以此起到偽裝的作用。而相比之下，大多數蝴蝶只吸收了20%左右的超聲波。

「我們測試了20-160 kHz範圍內的超聲波吸收率，這個範圍涵蓋了大多數蝙蝠用來捕獵的頻率。大多數是20-60kHz，少數的頻率更高，」Neil解釋道，「我們發現在整個頻率範圍內，超聲波的吸收率都是一致的，並沒有因為頻率不同而導致吸收率發生變化。」

研究人員還發現，如果把蛾子胸前的皮毛剔除，蛾子被蝙蝠探測到的幾率提高了38%。Neil表示，這是因為「體積檢測」發生了變化。

體積檢測

Neil表示：「用一隻皮毛完好無損的蛾子和一隻皮毛被剔除掉的蛾子，我們能夠計算出蝙蝠的有效檢測距離的變化。這樣的多角度分析能讓我們計算出蝙蝠能檢測到蛾子的範圍的體積，即一個有效捕獵的3D空間。」

當研究人員在檢查昆蟲時，他們發現蛾子身上的皮毛比蝴蝶更厚、也更密。Neil表示蛾子皮毛的結構的布局與大麻、紅麻等可用於隔音的天然纖維相似，只是規模要小得多。這些天然纖維可以用作多孔的吸聲材料，當聲波進到材料內的空腔時，就會將聲波消散開。

「我們做了一些試驗，以便觀察蛾子的毛是否具有多孔吸聲的性能，結果發現實驗預測和實際測量一致。」Neil說：「蛾子皮毛的孔足夠多，能讓聲波穿透，而非反射回蝙蝠那邊導致露餡。」

顯著的生存優勢

研究人員認為，作為一種輕質的多孔吸聲體，蛾子胸部的皮毛在所有與生態學有關的超聲波頻率上均能做到聲波隱身，進行聲學上的偽裝，這給它們提供了顯著的生存優勢。

他們還發現作為一個寬波段和多向的超聲吸收器，蛾子皮毛的性能與目前的多孔吸聲泡沫相當，這表明它可以促進超薄吸聲器和其它雜訊控制裝置的研製與發展。

蝌蚪五線譜編譯自physicsworld，譯者 狗格格，轉載須授權

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