Physiological aspects of sound communication in crickets (Gryllus campestris L.)

Summary

The ability of the cricket ear to code different sound stimulus parameters has been investigated and compared with the song parameters of the natural cricket songs.

• 1. The threshold curve of the whole tympanal nerve shows an optimum near 4 and 14 kHz (Kg. 2) for male and female crickets.

• 2. Near 2 kHz sound as well as vibration stimuli are answered by the same type of unit (Figs. 3, 4). In this range a strict division between the function of the sound and vibration reception organs is not possible.

• 3. Sound stimuli near 4 kHz are answered by numerous spikes of mostly small amplitudes (Figs. 2A, 5B). On the other hand, 14-kHz stimuli are answered most frequently by only one unit (Figs. 5B, 6A and B), though a maximum of 3 units has been recorded. The coding features of this 14-kHz (HF) unit have been analysed (Figs. 6, 7, 8, 9).

• 4. The anatomical facts, the simultaneous sound stimulus experiments and the ablations of the tympanal membranes indicate that the cricket ear is able to discriminate pitched sounds near 4 and 14 kHz.

• 5. Both, the spectrograms of the calling and rivalry songs have a main peak near 4 kHz and a secondary peak near 14 kHz (Fig. 10). The dominant components of the courtship song show a maximum only near 14 kHz (Fig. 11) and ultrasonic components up to 100 kHz.

• 6. The absolute sound level has been measured for the three cricket songs. From this, the theoretical range of the cricket songs has been calculated.

• 7. The 4-kHz optimum of the threshold curve matches the main peak of the sound frequency spectrogram for the calling and rivalry songs (Fig. 12). The 14-kHz optimum of the threshold curve matches the main peak of the courtship song spectrogram as well as the secondary peak of the calling and rivalry songs (Fig. 12).

Zusammenfassung

Die Befähigung des Grillenohres zur Kodierung verschiedener Schallreizparameter wird untersucht und mit den Gesangsparametern der natürlichen Grillenlaute verglichen.

• 1. Die Hörschwellenkurve des Gesamthörnervs zeigt bei männlichen und weiblichen Tieren je ein Optimum um 4 und um 14 kHz (Abb. 2).

• 2. Im Bereich von 2 kHz werden sowohl Schall- als auch Vibrationsreize durch die gleiche Einheit beantwortet (Abb. 3, 4). In diesem Bereich ist daher keine strenge Unterteilung zwischen der Funktion von schall- und vibrationsaufnehmenden Organen möglich.

• 3. Schallreize um 4 kHz werden durch zahlreiche Einheiten mit Spikes kleiner Amplitude beantwortet (Abb. 2A, 5B). 14-kHz Reize hingegen, werden meist durch eine Einheit (maximal durch 3 Einheiten) mit Spikes größerer Amplitude beantwortet (Abb. 5B, 6A und B). Die Kodierungseigenschaften dieser 14-kHz (HF) Einheit werden untersucht (Abb. 6–9).

• 4. Die anatomischen Verhältnisse, die Simultanbeschallungen und die Ausschaltexperimente geben wichtige Hinweise für die Fähigkeit des Grillenohres, Frequenzen von 4 und 14 kHz zu unterscheiden.

• 5. Die Spektrogramme des Lock- und Rivalengesanges besitzen je ein Hauptmaximum um 4 kHz und ein Nebenmaximum um 14 kHz (Abb. 10). Bei den Hauptkomponenten des Werbegesanges treten nur ein Maximum bei 14 kHz (Abb. 11) und Ultraschallanteile bis mindestens 100 kHz auf.

• 6. Der absolute Schallpegel der drei Grillengesänge wird gemessen. Hieraus errechnet sich ihre theoretische Reichweite.

• 7. Zwischen dem 4-kHz Optimum der Hörschwellenkurve und dem Hauptmaximum des Tonfrequenzspektrogrammes von Lock- und Rivalengesang wird eine gute Übereinstimmung festgestellt (Abb. 12). Das 14-kHz Optimum der Hörschwellenkurve stimmt mit dem Maximum des Werbegesang-Spektrogrammes, und mit den Nebenmaxima von Lock- und Rivalengesang überein (Abb. 12).