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为探究交通噪音对昆虫的影响，多伦多大学密西沙加分校的研究人员以Teleogryllus oceanicus蟋蟀为对象开展研究，发现噪音会改变其行为和听觉系统，但成年雌蟋感知定位雄蟋的能力有一定适应性。推荐阅读，助你了解昆虫与噪音的奇妙关系。
在当今世界，人类活动产生的噪音（anthropogenic noise）无处不在，它就像一个无形的 “闯入者”，悄然改变着许多生态系统。随着人类数量的不断增加，各种嘈杂的声音充斥在环境中，从城市的车水马龙到乡村的机器轰鸣，噪音的身影随处可见。
大量证据表明，噪音对动物有着诸多负面影响。它就像一个 “捣蛋鬼”，干扰动物们寻找配偶、躲避天敌以及定位猎物。例如，有些鸟儿会因为噪音而难以听到同伴的求偶歌声，导致配对成功率下降；螃蟹在噪音环境中可能会听不到捕食者的动静，从而增加被捕食的风险；蝙蝠也会被噪音干扰，影响它们捕食昆虫的效率。
然而，目前仍有许多谜团等待解开。一方面，很难确定噪音到底是在神经系统处理感官信息的哪个环节搞 “破坏”，是干扰了信息的编码，还是在认知处理过程中分散了动物的注意力，亦或是两者皆有。另一方面，大多数关于噪音对动物影响的研究都集中在陆地和水生脊椎动物身上，对昆虫的关注相对较少。可许多直翅目昆虫（如蟋蟀和螽斯）在寻找配偶时高度依赖声音，而人为噪音对它们找对象的影响却不太明确。不同种类的蟋蟀在面对噪音时，表现各不相同，有的找配偶变得困难，有的却似乎不受影响。此外，交通噪音对昆虫的寿命和繁殖力有何影响，目前也尚无定论。
为了揭开这些谜团，多伦多大学密西沙加分校的研究人员进行了深入研究，并在《Communications Biology》期刊上发表了题为 “Traffic noise and silence affect auditory processing and phonotaxis in female field crickets” 的论文。他们以海洋蟋蟀（Teleogryllus oceanicus）为研究对象，发现长期暴露在交通噪音中的成年雌性海洋蟋蟀，在寻找配偶时会花费更长时间离开庇护所，但这并没有影响它们离开庇护所后的搜索时间和总路径长度。同时，他们还发现安静环境对蟋蟀的趋声行为（phonotaxis，指昆虫朝着声音来源方向移动的行为）有着显著的短期影响。而且，研究表明交通噪音虽然会改变蟋蟀的一些行为和听觉系统活动，但成年雌性蟋蟀感知和定位雄性的能力对这些压力具有一定的适应性。这一研究为我们理解噪音对昆虫的影响提供了新的视角，有助于我们更好地保护生物多样性，以及深入了解动物在噪音环境中的生存策略。
研究人员在开展这项研究时，用到了几个关键的技术方法。首先是声音录制技术，他们在加拿大安大略省密西沙加市的一个公路匝道口录制了一周的交通噪音，还从相关网站下载并修改了海洋蟋蟀的求偶歌声。其次是行为实验技术，将成年雌性蟋蟀放在特定的实验场地，通过播放交通噪音或安静环境音，同时播放雄性蟋蟀歌声，观察并记录雌性蟋蟀的行为，包括离开庇护所的时间、寻找发声源的时间、行走路径长度、停顿次数等。最后是神经活动记录技术，选取部分参与行为实验的蟋蟀，解剖暴露其听觉神经元的轴突，记录神经元对不同频率声音脉冲和雄性蟋蟀歌声的反应 。
下面我们来详细看看研究结果。
- 行为研究：研究人员将成年雌性蟋蟀分为两组，一组在交通噪音环境中饲养，另一组在安静环境中饲养。之后，让它们在播放雄性歌声时，分别处于安静或交通噪音的背景环境中，观察其行为。研究发现，在所有测试的 143 只成年雌性蟋蟀中，有 115 只成功到达了播放雄性歌声的扬声器处。饲养环境和播放环境对蟋蟀是否能到达扬声器没有显著影响。但饲养环境和播放环境对蟋蟀离开庇护所的时间有显著的主效应。具体来说，在交通噪音中饲养的雌性蟋蟀离开庇护所的时间比在安静环境中饲养的更长；而且，两组蟋蟀在安静播放环境中离开庇护所的时间都比在交通噪音播放环境中更长。在寻找扬声器的时间方面，虽然饲养环境和播放环境没有交互作用，饲养环境也没有主效应，但播放环境有主效应，蟋蟀在安静播放环境中寻找扬声器的时间比在交通噪音播放环境中更长。在行走路径长度上，饲养环境和播放环境没有显著的交互作用和主效应。不过，在停顿次数上，两者存在显著的交互作用，在安静环境中饲养并在交通噪音中测试的蟋蟀停顿次数最少。在平均行走速度方面，饲养环境和播放环境没有显著的交互作用和主效应。
- AN1 活动研究：在研究 AN1 神经元（ascending neuron 1，是雌性蟋蟀中负责检测雄性歌声的主要中间神经元）活动时，由于其动作电位在许多记录中难以识别，研究人员通过去除 AN2 神经元的动作电位，测量声音脉冲前后神经活动的振幅差异来间接研究 AN1 活动。在进行邦费罗尼校正（Bonferroni correction，一种用于控制多重比较错误率的统计方法）之前，发现某些频率和强度下，饲养环境不同的蟋蟀 AN1 活动存在差异，但校正后这些差异不再显著。而且，在安静背景条件下，比较雄性歌声播放前后的 AN1 活动，也没有发现显著差异。这表明，经过校正后，在 2kHz 到 30kHz 的频率范围内，长期暴露在交通噪音中对 AN1 神经元对声音的反应性没有影响。
- AN2 活动研究：对于 AN2 神经元（ascending neuron 2，其对高频声音有反应，在捕食者检测和趋声行为中起作用），研究人员在排除 2kHz 记录（因为大多数蟋蟀对该频率无反应）后，发现饲养环境和播放环境对其反应阈值在未校正前似乎有影响，但校正后没有显著差异。在基线 AN2 活动方面，饲养环境和播放环境存在交互作用，在安静播放时，交通噪音中饲养的蟋蟀基线 AN2 活动更高。在雄性歌声开始后，播放环境有主效应，暴露在交通噪音播放环境中的蟋蟀 AN2 尖峰计数更高，但 30 秒后这种效应不再存在。在歌声开始后，AN2 尖峰计数和瞬时尖峰率方面，饲养环境、播放环境及其交互作用都没有显著影响。这说明长期交通噪音暴露会改变 AN2 活动，但不影响雌性对雄性歌声的检测。
综合研究结论和讨论部分来看，这项研究意义重大。它证实了长期暴露在交通噪音中会在行为和听觉系统层面改变发育中的蟋蟀。尽管长期暴露在交通噪音中会延迟成年雌性蟋蟀寻找配偶的行为，但对 AN1 和 AN2 神经元对雄性歌声的反应并没有明显影响。这意味着之前研究中观察到的行为差异，更可能是认知差异导致的，而非听觉能力的变化。此外，研究还发现安静环境会让蟋蟀的趋声行为变慢，这可能是因为蟋蟀将安静环境视为更危险的信号，从而表现出更多的谨慎行为。这一研究为我们深入了解昆虫在噪音环境中的行为和生理反应提供了重要依据，也让我们认识到不同昆虫物种对噪音的耐受性存在差异，为后续研究噪音对昆虫的影响指明了方向。未来的研究可以进一步探究噪音和安静环境影响蟋蟀谨慎程度的原因，这些时间延迟是否会对其生存和繁殖产生实际影响，以及为何直翅目昆虫之间会存在这种差异。
