PHÁT HIỆN BẤT NGỜ KHI CÁC NHÀ KHOA HỌC PHỤC DỰNG ÂM THANH CỦA CÔN TRÙNG KỶ JURA

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế vừa tái dựng thành công âm thanh của các loài côn trùng sống cách đây 165 triệu năm, dựa trên những mảnh cánh hóa thạch được tìm thấy tại Nội Mông, Trung Quốc. Nghiên cứu sử dụng kết hợp laser, mô phỏng máy tính và trí tuệ nhân tạo để phục hồi tiếng kêu của các họ hàng cổ đại của dế và ve sầu hiện đại, qua đó mở ra cái nhìn mới về môi trường âm thanh của rừng thời kỳ Jura.

Tranh vẽ một con "chim thủy tổ" Archaeopteryx đang săn côn trùng. Tranh của Daniel Eskridge.

Theo nhóm tác giả, các cấu trúc tạo âm của côn trùng, đặc biệt là bộ phận stridulation gồm “file” và “plectrum” trên cánh, có khả năng hóa thạch tốt hơn nhiều so với cơ quan phát âm của động vật có xương sống. Điều này giúp các nhà khoa học có thể đo đạc và phân tích trực tiếp các đặc điểm liên quan đến âm thanh từ mẫu vật cổ đại, thay vì phải suy đoán gián tiếp như với các loài khủng long hay động vật có vú cổ.

Trong nghiên cứu, nhóm đã phân tích 20 mẫu hóa thạch thuộc Bộ Ensifera, bao gồm các loài trong Họ Prophalangopsidae và Họ Haglidae, một họ đã tuyệt chủng từ Kỷ Tam Điệp đến Kỷ Phấn Trắng. Các mẫu vật có niên đại khoảng 165 triệu năm, được khai quật từ Thành hệ Cửu Long Sơn. Những mảnh cánh này vẫn bảo tồn rõ cấu trúc tinh vi mà côn trùng dùng để tạo âm bằng cách cọ xát hai cánh với nhau.

Để tái dựng âm thanh, các nhà khoa học kết hợp nhiều phương pháp: phân tích phát sinh chủng loại với gần 100 loài côn trùng hiện đại, đo dao động cánh bằng laser vibrometry, mô phỏng dao động cánh hóa thạch bằng máy tính, và sử dụng mô hình học máy để dự đoán kiểu âm thanh dựa trên hình dạng cánh. Cách tiếp cận đa tầng này cho phép họ phục hồi phổ âm thanh với độ chính xác cao hơn so với các phương pháp truyền thống.

Kết quả cho thấy môi trường âm thanh thời kỳ Jura đa dạng hơn nhiều so với suy đoán trước đây. Phần lớn các loài được phân tích tạo ra âm thanh tần số thấp, khoảng 5kHz, tương tự một số loài dế hiện đại. Tuy nhiên, có một loài, Sigmaboilus peregrinus, được xác định phát ra âm thanh vượt quá 20kHz, tức nằm trong vùng siêu âm mà con người không thể nghe được.

Phát hiện này có ý nghĩa đặc biệt vì nó xuất hiện sớm hơn sự hiện diện của dơi trong dữ liệu hóa thạch khoảng 100 triệu năm. Từ lâu, giới khoa học cho rằng áp lực săn mồi từ dơi, vốn sử dụng siêu âm để định vị, là yếu tố thúc đẩy côn trùng phát triển khả năng giao tiếp bằng âm thanh tần số cao. Tuy nhiên, bằng chứng mới cho thấy giao tiếp siêu âm đã tồn tại từ Kỷ Jura, trước khi dơi xuất hiện, đồng nghĩa với việc dơi không phải là động lực duy nhất của quá trình tiến hóa này.

Thay vào đó, nhóm nghiên cứu đề xuất rằng các loài thú cổ và những động vật săn mồi khác có thể đã gây áp lực khiến côn trùng phát triển âm thanh khó định vị hơn. Ngoài ra, sự cạnh tranh âm thanh giữa nhiều loài cùng phát tín hiệu trong một môi trường đông đúc cũng có thể góp phần hình thành các chiến lược giao tiếp đa dạng.

Nghiên cứu còn ghi nhận rằng các loài thuộc Bộ Ensifera thời kỳ Jura đã bắt đầu phân hóa chiến lược âm thanh thông qua thay đổi kích thước cơ thể và cấu trúc "file" trên cánh, tạo ra cả âm thuần và âm tần số cao. Đây là bằng chứng sớm nhất về giao tiếp siêu âm ở động vật, đồng thời cho thấy hệ sinh thái cổ đại đã có sự phong phú về tín hiệu âm thanh hơn nhiều so với suy đoán trước đây.

Nhóm tác giả kết luận rằng khi dơi xuất hiện gần 100 triệu năm sau đó, chúng đã bước vào một môi trường âm thanh vốn đã “nhộn nhịp” với các tín hiệu siêu âm từ côn trùng và các loài khác. Nghiên cứu được công bố trên Proceedings of the National Academy of Sciences, góp phần mở rộng hiểu biết về tiến hóa giao tiếp âm thanh và cấu trúc sinh thái Kỷ Jura.