趣談17年蟬

2021年5月，美國東海岸的北卡羅來納、弗吉尼亞和西弗吉尼亞等州迎來了潛伏地下17年的周期蟬破土而出。據(jù)稱，最密集的地方平均每英畝（1英畝約4047平方米）土地大約有25萬只蟬爬上地面。有專家如此描述當時的情景：“這些蟬密密麻麻，爬上了樹干，汲取著營養(yǎng)，巨大的鳴叫聲響徹天地，密集場面絲毫不亞于蝗蟲過境?！庇腥斯烙嫞?021年夏季美國17年蟬的出土總數(shù)量或可達百億只。

這種蟬是一種非常愛高聲聒噪的家伙，眼睛呈美麗的鮮紅色。當它們出現(xiàn)后，附近的不少居民都感覺受不了，因為它們實在是太吵鬧了。無數(shù)蟬聚集在一起的喧鬧大合唱，要持續(xù)四至六周時間，直到所有的“歌唱者”都結束了它們短暫而高調(diào)的亮相，落在了樹下的地上為止。也許你無緣見識和親歷這種蟬群的盛大聚會，那就不妨讀一讀這種蟬的一些趣事，這樣或許可以讓你對這些神秘的小家伙的來龍去脈有所了解。

2021年5月，當?shù)乇硪韵录s20厘米的土壤溫度達到18 ℃時，在美國東部的15個州，在地下生活了17年的上百億只蟬，不約而同地從地下破土而出，來到了地面美麗光亮的新世界。17年前，上一代的雌蟬將卵產(chǎn)在樹枝上。后來，若蟲孵化出來，落在了地上，然后鉆入土壤中……它們在地下一待就是17年。在漫長的17年歲月中，它們在地底下靠汲取植物根部的汁液為食。

美國東部是六種周期蟬的家園，它們出生在不同的年份。

2021年5月，在美國東部的 15個州，在地下生活了17年的上百億只蟬突然破土而出

一些人以為蟬是蝗蟲的一種，但事實并非如此?；认x是一種短角蚱蜢，與所有其他的草蜢和蟋蟀一起都屬于直翅目，而蟬是半翅目，另外如蚜蟲類和稻飛虱等也是半翅目昆蟲。

但這種分類學上的區(qū)別并沒有阻止一些人將蟬稱為蝗蟲。在看到成群結隊突然出現(xiàn)的蟬的時候，常常有人將它們誤認為是蝗蟲。蟬大批出現(xiàn)常被認為是一種天災，一些人最想知道的是：如何殺死它們？

13年一次和17年一次周期性出現(xiàn)的蟬是所有昆蟲中壽命最長的。但在它們的生命周期中只有一小部分時間是在地面上度過的，其余時間它們都隱居在地下，以汲取植物根部的汁液為食。在地下十多年的漫長時間里，被稱為若蟲的蟬蛹會進行五次蛻皮（脫落下它們的外皮）。

周期蟬的若蟲會根據(jù)每年春天生長的季節(jié)植物根系中汁液的流動變化情況來計算年歲的流逝，經(jīng)過13年或17年后，周期蟬在等到土壤溫度達到18 ℃左右時，就會掘土而出，回到地面上。

回到地面上的若蟲會爬到樹上，再次蛻皮

一旦回到地面上，若蟲就會爬到樹上，依附在樹枝上，再次脫落外皮，變成有翼的成蟲。剛蛻下外皮的成蟲呈半透明的白色，襯著一對鮮紅的眼睛，翅膀柔軟卷曲，這時還不適合飛行，但它們的身體很快就會變硬變黑，漸漸有力的翅膀終于可以讓它們5厘米長的粗壯身體在空中飛翔。

為什么周期蟬會選擇13年和17年作為其生命周期？有人認為，這與兩個周期的數(shù)字都是素數(shù)有關。周期蟬以素數(shù)年份間隔從土里出來，可避免與其他食肉動物種群出現(xiàn)周期性同步激增的可能，后者的數(shù)量往往以2～10年為周期漲落。

這個邏輯在數(shù)學理論上是成立的，但是，畢竟世界上還有數(shù)以千計的蟬類物種并沒有采取這種周期性的孵卵策略。這讓蟬類研究人員有些疑惑：如果周期性蟬獨特的生命周期具有如此獨特的優(yōu)勢，那么，為什么其他蟬沒有進化出類似的繁殖策略呢？

并不是所有的蟬都是每13年或17年出現(xiàn)一次的周期蟬。世界上有近3400種蟬，大多數(shù)蟬的若蟲會在地下生活2～5年。周期蟬由晚秀蟬的七個種類組成，是唯一在地下生活13年或17年的蟬，這些蟬只在美國被發(fā)現(xiàn)。其中三種蟬是17年蟬，其余四種則以13年為周期。

周期蟬成群結隊地出現(xiàn)，以每英畝高達150萬只的密度成功壓制了以它們?yōu)槭车膹镍Q鳥到臭鼬這些天敵。天敵們很快就會因為吃得太飽，而再也吃不下這些發(fā)出巨大聲響的“自助餐”了。在這場昆蟲大宴中，盡情大吃的動物們一旦吃飽，就再也不想碰蟬了。而一旦蟬的天敵（如浣熊、青蛙、蛇、松鼠和負鼠等動物）吃得不能再吃了，蟬們就可以自由自在地開始繁殖下一代。

蟬成群出現(xiàn)是一種繁殖策略

吃蟬蟲“自助餐”的不止是那些動物們，人類也加入了這場盛宴。美洲原住民吃蟬的歷史源遠流長。北卡羅來納州的切羅基人有吃蟬的習俗，他們會從土里挖出若蟲形態(tài)的蟬，用豬油油炸或腌制，以備日后食用。在紐約州北部的錫拉丘茲附近，奧農(nóng)達加人在蟬大批出現(xiàn)時會以蟬為食，這種做法可能是奧農(nóng)達加人的傳統(tǒng)習俗：當定居者和傳教士燒毀他們祖先的莊稼并洗劫村莊時，他們的祖先不得不以這些蟲子為食以求生存。

蟬的味道到底如何，說法不一。有人說蟬的味道和蝦相似，有人說像蘆筍，還有一些人甚至說像是花生醬的味道。但如果你去野外吃燒烤蟬蟲之前就要小心了，它們的汞含量可能很高，并且有可能會引起過敏反應，尤其是那些對貝類過敏的人。

當成千上萬的雄蟬同步一致地一起求偶時，蟬鳴聲簡直震耳欲聾，音量可達約100分貝。雄蟬在上演它們的“愛情大合唱”時，會快速振動一對位于它們的腹部兩側(cè)、被稱為鼓膜的白色肋狀膜，那是它們的發(fā)聲器官。

科學家對蟬的發(fā)聲機理進行了研究，希望弄清楚雄蟬是如何發(fā)出令人難以置信的這種鳴叫聲的。他們希望設計一種模仿蟬發(fā)聲方法的裝置，用于水下遙感或船對船的通信。

蟬的發(fā)聲機理并不是蟬帶給人類的唯一靈感。科學家還發(fā)現(xiàn)，一些蟬的翅膀是天然的抗生素。蟬的翅膀有一層極其微小的刺和一層化學涂層，接觸到的細菌很快會被殺死。但這種特殊的殺菌防御機制并不適用于所有的細菌，只適用于那些細胞壁很軟的細菌。微刺會拉伸這些細菌的細胞膜，直到將它們撕裂?？茖W家們對這一機制很感興趣，因為這是一種在不使用抗生素的情況下殺滅有害微生物的方法，而過度使用抗生素會產(chǎn)生抗藥性細菌。

蟬用來保護翅膀不受細菌侵害的微刺和涂層，還可以通過其特有的防水機制來保持翅膀干燥。這些超小結構很難進行仿生復制。但在2020年，一組研究人員利用指甲油和納米壓印光刻技術成功復制了蟬翼的復雜表面。這一成果也許有一天可被應用于新一代防水材料中。

成千上萬只雄蟬求偶時，蟬鳴聲震耳欲聾

蟬的翅膀有一層極其微小的刺和一層化學涂層，具有特殊功效

美國一年生的蟬和周期蟬都有屬于它們自己的可怕寄生真菌。像蛇綠藻屬真菌一樣，團孢霉屬真菌在蟬還生活在土壤中時就會感染它們，一旦被感染的蟬重新回到陽光下交配，真菌就會開始吞噬它們的內(nèi)臟。

這種叫作團孢霉屬的真菌在蟬的身體里一面生長，一面破壞，掏空蟬的身體。有報道稱，團孢霉屬真菌用卡西酮和某些蘑菇中的迷幻成分裸蓋菇素混合起來的“雞尾酒”給蟬“下藥”。這種“雞尾酒”的確切作用還不得而知，但攜帶了這些有害真菌孢子、身體已被部分掏空的蟬，卻還是如平時那樣鳴叫著，渾然不知自己遭遇了什么。但被真菌“下了藥”的它們特別渴望做一件事，而且只做一件事：交配。當這些被真菌弄得身體殘缺的蟬蟲四處飛來飛去與異性相遇時，就會把致命的孢子傳播給其他的蟬，或者灑落在它們飛過的土壤上。研究人員將這些迷失了自我的蟬稱之為“傳播死亡的小鹽瓶” 。

一種屬于團孢霉屬的真菌在蟬的身體里一面生長，一面破壞，掏空蟬的身體

攜帶了這些有害真菌孢子、身體已被部分掏空的蟬還到處傳播病菌

夏天，黃蜂是蟬的致命天敵，因此被稱為“蟬之殺手”。雌性黃蜂在交配后飛向天空，此時它們唯一要做的事情就是捕獵胖乎乎又很笨的蟬。

當一只雌蜂在與獵物蟬搏斗時，雌蜂會用一根尖尖的毒刺刺穿蟬的堅硬外殼，并注入毒液使蟬癱瘓。然后，黃蜂會將這只又肥大又笨重的蟬帶回到自己的洞穴里慢慢享用。黃蜂的洞穴很長，可達180厘米。雌蜂把已經(jīng)不再動彈的獵物拖進一個沿著洞穴挖空的專門小室后，在蟬的身上下一個卵，然后封住小室入口。兩三天后，黃蜂幼蟲孵化出來，在一兩周的時間里，開始吃早已癱瘓不動的蟬。有時雌蜂會為卵提供更多的食物，如兩三只癱瘓的蟬。據(jù)說，這些幼蟲可以讓蟬的神經(jīng)系統(tǒng)長時間維持存活，直到在痛苦中結束它們的生命，以使它們的食物盡可能長時間地保持新鮮。

氣溫升高，蟬的生長周期縮短

黃蜂是蟬的致命天敵。圖為黃蜂正在獵殺蟬

2017年，某些17年周期蟬提前四年突然出現(xiàn)。一些研究人員猜測，這是氣候變化導致氣溫升高對蟬的生長周期產(chǎn)生影響所致。2020年也出現(xiàn)了類似的情況，這使得離散蟬越來越多。

科學家預測，氣溫越高，就越有可能會看到蟬的生長周期縮短。如果有足夠多的離隊者成功繁殖，它們可能會以13年為一個周期組成新的一撥，或者發(fā)生其他我們無法預測的后果?？茖W家指出，蟬在地下一直會關注地面上森林環(huán)境17年間的周期性變化，如果它們棲息地的森林環(huán)境遭到破壞，它們就有可能會提前出來。

日本的一些蟬似乎與某些危險的真菌達成了雙贏“協(xié)議”，這些真菌屬于蛇綠藻屬真菌。有一種真菌可將螞蟻變成它們可以操縱的“僵尸”，然后在螞蟻的腦袋上長出真菌來，蛇綠藻屬真菌就是這種真菌的近親。

科學家發(fā)現(xiàn)，日本蟬的體內(nèi)就有這樣一小撮蛇綠藻屬真菌，但它們對蟬是有利無害的。這種真菌可以幫助蟬若蟲將植物的含糖汁液轉(zhuǎn)變成富含營養(yǎng)的食物，讓它們能夠在地底下存活。

但并不是所有的蟬都喜歡與蛇綠藻屬真菌合作。另外還有幾種真菌在入侵蟬的身體后，不會與蟬們好好合作。當蟬蟄伏地下時，這些真菌會感染它們，操縱它們掘土回到森林地面上，然后殺死它們，并在蟬的尸體上吸收營養(yǎng)長出新的真菌來。