 |
周期蝉 |
 |
刚羽化的蝉。 |
221年一遇的大事，将在2024年发生。
据美国《时代周刊》网站近日报道，美国今年将有超过1万亿只周期蝉于5月中旬或6月初陆续从地下出来，这些地区的生态系统将迎来异常严峻的挑战。届时，美国许多地方的周期蝉将会铺天盖地，蝉鸣震耳。这波蝉灾将会对当地树木造成毁灭性的损伤。
究竟什么是周期蝉？它为何会有周期？这次即将席卷美国的周期蝉到底有什么特殊之处？
这次的周期蝉到底有何不同
通常来说，一只蝉的寿命是二到五年。它们在树枝上产卵，新生若虫钻到地下吃树根的汁水。有的两年就会钻出来重新繁殖，有的要等三四年或者更久。不过，每年都会有一批新的蝉出土，所以年年都能听到蝉鸣。
不过在北美有几种特殊的蝉，和普通蝉不一样，它们统称“周期蝉”，也就是本次美国引发关注的蝉。它的不同之处主要有两点：
第一，它们在地里待的时间，特别特别长——有的13年，有的17年。
第二，它们不是随机出土，而是扎堆出土，一次特别特别多。比如说某座城市可能今年迎来了一次周期蝉爆发，那明年就没有了，后年也没有，要等17年，才能有下一次爆发。
不过，不同的地区之间就不一定同步了，所以北美其实大部分年份里都有周期蝉出现，但每次只在一定的范围里爆发，有的年份范围大，有的年份范围小。每年的周期蝉会集中在1—2个星期内出土，出土后还能活不到一个月，所以每次爆发全程不超过一个半月。
因为周期蝉的扎堆特性，爆发经常会特别严重，铺天盖地。当然也有些地方的蝉陷入衰退，到了周期也看不出来啥。
历史上有记录的周期蝉群中，有两巢如今已经消失了，也有些理论上应该存在的周期现实中从未观察到，可能是它们极度隐蔽，或者在更久之前就灭绝了。17年蝉理论上应该有17巢，实际上现在只有12巢；13年蝉理论上应该有13巢，实际上现在只剩3巢。
顺便再说一下，周期蝉的同步也不是完美的，总有个别的蝉会记错时间。有趣的是，17年蝉最常见的错误是提前4年（和13年蝉重合），而13年蝉最常见的错误是延后4年（和17年蝉重合）。
为什么周期蝉喜欢扎堆出现
最经典的理论认为，这是为了有效地避免被捕食。蝉没有毒，没有尖刺，飞得也不快，面对捕食者基本上没有什么抵抗力。其他昆虫好歹还可以躲一下，但蝉依靠叫声吸引另一半，叫声可是谁都听得见。
那就只剩下了一种策略，就是靠数量淹没捕食者：只要我生得够多，你就吃不完。
但这策略并不是一味追求数量，因为捕食者也能生。设想一下，你这次生了一万只，被一百只鸟吃了。下次不惜血本生了两万只，人家鸟也增加到了两百只，这样下去没个完。
所以这个策略的关键其实是制造出数量的巨大波动，平时数量少，关键时刻突然多起来。这样，捕食者的数量平日就上不去，关键时刻也吃不完了。这一点上蝉有很大的先天优势，因为蝉生命里大部分时候都是在土里的，捕食者够不着，集中在夏天突然出土，就能打捕食者一个措手不及。
这个方案应该说很成功，凡是夏天被蝉吵过的都懂。不过，它并不完美。有些捕食者比如节肢动物，季节过了可以休眠或者死掉。另一些捕食者比如鸟类，对食物的需求也不是恒定的，只要选择在蝉季节育雏，就能有效利用蝉资源。总之，捕食者有一定的跟上波动的能力。
要想进一步改良方案，那就要让数量波动变得更难跟随。一种常见思路是，不但制造出季节波动，还制造出年和年之间的波动。大年吃饱了的鸟在小年纷纷饿死，那下一个大年就没有那么多鸟来吃蝉了。有一些果树采用的就是这种2.0版方案，大小年交替。
不过自然界里很少有捕食者是专门吃一种猎物的。如果捕食者在小年的时候找到了其他食物来源呢？如果另一种猎物的大小年正好和你相反呢？
针对这个问题出现了3.0版的方案：把周期延长。十年一度的大年，就远比两年一度的大年更加安全。实际上，人类在印度发现了一种四年周期的蝉，俗称世界杯蝉，因为爆发年和世界杯正好重合。
即便是这个方案依然有一个最后的弱点，那就是被其他周期巧合撞上。倘若一种蝉的周期是12年，那么周期为2、3、4、6的其他捕食者都能准时和它重合。这里质数（13和17都是比较大的质数）的优点终于出现了：它的因子只有1和自己，把和其他周期重叠的概率降到了最低。这个4.0版的方案不但让蝉同步大年，每个大年相隔许久，而且周期是质数。
于是，今年周期蝉成了221年（13×17）一遇的罕见事件。美国上一次遭遇如此严重的“蝉灾”，要追溯到1803年。
遇到这种周期蝉需要担心吗
先说答案：也不用过于担心。
首先，所有的13年和17年蝉都生活在北美（主要是美国，加拿大有极少量分布），生活在其他地方的人当然不必担心。
此次美国蝉灾主要是由两种周期蝉——“13年蝉”和“17年蝉”在同一时间出土蜕变和交配繁殖所导致的。
专家预测，今年部分地区每英亩土地上将会出现至少100万只。爆发地点的周期蝉数量极多，叫声吵闹，扑面而来也挺烦人，但也仅此而已。周期蝉没有毒也不会咬人，实际上还可以吃，推荐在凌晨去抓知了猴（抓完尽快水煮不然它就会蜕皮）。蜕皮后味道就不行了，雄性几乎没有肉，雌性也太干硬。
周期蝉爆发会对当地生态有一定影响，不过不算很大。蝉不咬叶子只吸树汁，会导致树生长放慢但几乎不会致死。产卵时雌蝉会割开一小段树皮，产卵太集中的话偶尔对幼年树有严重伤害。此外爆发时捕食者忙于吃蝉顾不上别的食物，所以这期间毛虫之类的其他被捕食者对树的伤害也会更大一些。
另外有趣的一点是周期蝉会干扰树的周期。比如，橡树是典型的有大小年的生物，每隔两三年批量产出一大波橡子来淹没捕食者。周期蝉爆发时大量蝉吸取树汁会破坏橡树的营养储备，所以通常橡树的计时会被周期蝉重置，无论之前数到了第几年，都会在爆发后经历两个小年。
蝉大规模出现会带来人类难以承受的噪音，因为它们的鸣叫声极为响亮，是世界上声音最大的昆虫之一。大量蝉聚集产生的噪音会超过110分贝，令人崩溃。
据美国农业部数据，此次蝉灾的规模预计将超过1万亿只，可能会对当地树木造成毁灭性的损伤。由于周期蝉的数量众多，且对生态环境的影响广泛，因此美国政府和相关机构正在积极采取措施，以应对这一可能的生态灾害。
周期蝉
蝉，俗称知了。全球已有记录的蝉2000余种，我国约有300种。蝉本身虽然声音大、数量多，但却是无害的。周期蝉，是指蝉科周期蝉属中的所有蝉，共有7个种，这些蝉分布在北美洲，主要是美国和加拿大。周期蝉非常特殊，为北美地区独有，从未在其他地区发现，因为它们是以周期性的状态出现，在地下蛰伏长达十余年且时间非常精准，故称之为“周期蝉”。
卵
附着在树皮持续近1年
周期蝉的生命周期相当独特，属于不完全变态昆虫。与其他昆虫相比，它们没有蛹，整个生命周期只有卵、若虫和成虫三个阶段。在卵阶段，它们附着在树皮里，通常会持续将近1年。
若虫
钻入地下蛰伏13年或17年
第二年孵化成若虫，会迅速钻入地下，并在地下度过绝大多数的生命周期，吸食树根的汁液为生，时间长达13年或17年。周期蝉若虫在地下生活的阶段，是其生命周期中最长阶段。此时的若虫身体很小，仅有1厘米左右，通体白色。若虫掉落到地上，用前胸的一对挖掘足，挖开松软的土，在树木的根系附近挖掘出一个洞穴钻入，由此开启漫长且暗无天日的生活。
洞穴表面粗糙，内壁光滑湿润，壁的一部分附着在植物根上，以便吸食。它们靠吸食植物根系的汁液来获取营养，以维持生命活动。由于靠近植物根系，若虫的活动性较小，通常会在洞穴中静静地待着。在地下生活期间，它们会在洞穴中营造一个适合自己的生活空间，通过调节洞穴的温度和湿度来维持生命活动，以适应黑暗、湿润和低氧等环境。
成虫
第13、17年破土交配、产卵、死亡
当它们准备羽化成成虫时，会在第13年或第17年破土而出，进行羽化、交配、产卵、死亡的生命周期。
周期蝉破土而出后，爬上附近的大树或者灌木，等羽化后飞向树木进行繁殖。这是周期蝉生命中短暂而重要的时期，因为它们需要在短短的4—6周左右完成繁殖任务。产卵期过后，成虫的生命结束。
由于13和17都是质数，这两类蝉每隔221年才能同时出现一次。因此，这次两种周期蝉同时出土的现象极为罕见，是自1803年以来首次出现。
综合央视、科普中国、《羊城晚报》、《南方都市报》报道