在漆黑的夜晚，蝙蝠利用声波 寻找蛾子 进食。然而，这些昆虫并非完全没有防御能力 来对抗蝙蝠。一些蛾子利用翅膀发出超声波警告声，对抗会飞的哺乳动物。相关发现发表在 2 月 5 日出版的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。
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一种名为Yponomeuta（或绣蛾）的蛾子，在每次挥翅周期中都会通过后翅上的一个小型带脊膜发出两次咔哒声。这些蛾子没有听觉器官，因此似乎并未意识到自己在发出这些声音，也无法通过肌肉运动来控制声音。
这种防御机制可以帮助蛾子通过骚扰蝙蝠来阻止它们，从而使自己免于被捕食，哪怕只是暂时性的。解读蛾子如何实现这一机制，可以帮助研究人员更好地理解昆虫发声 以自卫的更复杂方面。
在这项研究中，来自英国布里斯托大学的一个工程师和生物学家团队研究了绣蛾后翅上波浪状区域的单个脊是如何弯曲的。这种突然的屈曲 会引起相邻的膜振动。然后，声音的强度和方向会像鼓皮或扬声器一样被放大。蛾子中产生声音的这种器官被称为气动弹性鼓膜。
“在绣蛾中，屈曲事件就像鼓膜鼓的边缘发出的鼓点，促使翅膀更大范围地振动并辐射出声音，”该研究的合著者、机械工程师 Hernaldo Mendoza Nava 在一份声明中表示。“因此，这些毫米大小的鼓膜可以产生相当于热闹人类对话水平的超声波。”
为了研究绣蛾气动弹性鼓膜背后的机制，该团队将翅膀形成方式的生物学概念与工程学的材料原理相结合。这种生物学与工程学的融合帮助研究人员构建了翅膀屈曲响应和声音产生的详细计算机模拟，其在频率、结构、振幅和方向 上都与实际的蛾子信号记录相符。
结构屈曲 和声音产生（如翅膀产生噪音时）并非总是同时研究，尽管它们相互影响。研究这两个动作如何协同工作，在航空航天领域有实际应用，因为工程师一直在努力使机翼更具空气动力学性能。屈曲和突然屈曲的不稳定性被称为非线性弹性响应，它们通常不遵循空气动力学规则并引起应变。它们通常被认为是工程中需要避免的东西，但这项新研究表明，屈曲和突然屈曲可以用于机翼设计。
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“在我们的研究中，我们一直在提倡一个范式转变，并已证明屈曲事件可以被战略性地利用，为结构注入智能功能或提高质量效率，”该研究的合著者、机械工程师 Alberto Pirrera 在一份声明中表示。“Yponomeuta 的气动弹性鼓膜体现了受益于非线性的概念。自然界，再次成为了灵感的来源。”
该团队希望，对蛾子气动弹性鼓膜的研究能够推动在变形结构、声学结构监测和软体机器人领域的新发展。
