随着两大“周期蝉”接连羽化出土,今年夏天,数万亿只蝉将席卷全美。在地下蛰伏13年或17年后,它们集体破土而出——觅得佳偶、完成繁衍。“13年蝉”和“17年蝉”同时出现,这是自1803年以来,221年从未有过的罕见场面。那么,什么是周期蝉?它们度过了怎么的一生?会对当地生态造成怎样的影响?
上万亿只蝉同时出土,密集恐惧症都要犯了
这个夏天,美国部分地区将面临221年来最大规模的“蝉灾”,上万亿只蝉扎堆出土,在阳光下嘹亮高歌、“谈婚论嫁”。
其中,伊利诺伊州的部分地区情况最为严峻,因为这里将同时迎来两拨蝉,分别是“13年蝉”和“17年蝉”。专家预测,届时每英亩土地上,可能出现至少100万只蝉。
全球有记录的蝉,达2000多种,我国有300多种。蝉是周期性生物,一生绝大多数时间,都以幼虫形式生活在地下,靠吸食树根的汁液生存。成年后,它们破土而出,只是为了蜕变和繁衍。
蝉的生长期依物种而定,2—5年最多,也有更长的。但这些蝉都算不上“周期性”的——虽然它们可能要在地下呆很多年,但任何地方每一年都有蝉出土,各年之间并无显著而固定的差异。
真正的“周期蝉”,是北美一类蝉的属名,每隔17年或13年才会大批出土,被称为“17年蝉”或“13年蝉”。成虫通常有黑色的身体,醒目的红色或橙色眼睛,透明的翅膀上有橙色或黑色脉络,大小从2.5厘米到3.5厘米不等。
这类蝉在孵化后,成为若虫,会迅速钻入地下,然后一生绝大多数时间在地下度过,孵化后的第十三年或十七年,若虫再破土而出,羽化、交配、产卵、死亡,卵再次孵化后,进入下一个13年或17年的生命周期。
从1907年开始,美国就持续对“13年蝉”、“17年蝉”进行标记,目前已知现存的蝉窝就有15个。
今年,两种“周期蝉”都会破土而出。目前,“13年蝉”已在美国东南部的北卡罗来纳州和南卡罗来纳州出现；“17年蝉”也已在美国中西部出现。而在北部的伊利诺伊州,这两种蝉会同时出现。
不同年份出现在同一片区的蝉群,有各自的编号,今年爆发的“17年蝉”被称为“Brood XIII”,“13年蝉”被称为“Brood XIX”。
蝉是地球上叫声最大的昆虫,蝉鸣声可高达70分贝,对耳膜的刺激,不亚于汽车鸣响喇叭。在“周期蝉”爆发的大年,铺天盖地的蝉聒噪喧嚣,所带来的噪音污染,对当地人来说,将是不小的冲击波。
生命周期为啥选为17、13?这是一种“懂数学的蝉”
经过长期跟踪研究,昆虫学家发现周期蝉的一些规律:1、爆发周期除了17年、13年,再没有其他数目；2、一个区域的周期蝉,基本严格遵守周期规律,偶有少数个体提前或在爆发的第二年继续出现,此外的年份里了无踪迹；3、几乎每一年,北美大地都会有一处或若干处周期蝉爆发。
美国昆虫学家指出,“13年蝉”和“17年蝉”恰好同年出现非常罕见。由于13和17都是质数,这两类蝉每隔221年才能相遇一次,上一次出现这种情况,还得追溯到1803年,而下一次就得是2245年了。
这些蝉,为啥选择的生命周期是13或17这类质数年?为什么它们不以2年、3年或4年的周期出现?
一种解释是,“17年蝉”已有长达500多万年的进化史,可能历史上的冰河期间,有若干次出现了相隔17年的温暖间隙,让这种蝉度过寒冷并得以幸存,而其他品种就被淘汰了,这符合达尔文“物竞天择”的自然演化理论。
另一种可能是为了“集中数量办大事”,扎堆出现,每个个体被捕食的概率将极大降低,不仅可以增加繁殖成功率,进行集体预警防御,还能引发“捕食者饱和效应”,保证种族延续。
还有观点认为,“17年蝉”蛰伏周期是为了避开天敌。因为17是只能被1和17整除的质数,因此“17年蝉”钻出地面遇到天敌生育高峰的概率最小。类似的还有“13年蝉”。
假如以15年为周期,它就会撞上以3年、5年为生育高峰的天敌；假设以12年为周期,那么生命周期是2、3、4、6年的捕食者,都可能和它同时出现,蝉被捕食的概率就很高。
而“13年蝉”和“17年蝉”,在同一个时间点,需要13×17=221年才会重逢一次,这样可以在更大程度上,避开被灭绝的可能性。所以,周期蝉又被戏称为“懂数学的蝉”。
那么,蝉是如何精准控制时间点,大规模破土的?有专家称,它们在地下以树根汁液为食,通过计算树液流动的季节性脉冲,掌握出蛰时机,待到土壤达到适宜的温度——即18℃左右,再展开双翼。
虽然科学家尚未完全揭开“周期蝉”如玄学般定期出土的奥秘,但已有研究表明,“周期蝉”大批涌现的年份,捕食性鸟类数量往往最低。
噪音扰民植被遭殃,“周期蝉”引发生态波澜
美国马里兰大学昆虫学家表示,“周期蝉”的出现,是地球生物最不可思议的生命周期现象。“周期蝉”狂欢时,一群群红眼睛、红翅膀的小生物遮天蔽日,宣告着它们生命的狂欢,却给人类带来噪音困扰和生态平衡挑战。
蝉短暂的成年时光,大部分都在寻找配偶。当它们集体鸣叫时,噪音远超110分贝,足以让人崩溃。
周期蝉对北美生态的影响是多方面的。首先,周期蝉大规模出现,能够“重新连接”森林食物网。在它们的孵化年份,大量蝉涌现,为食虫动物提供了丰富的食物资源。
然而,周期蝉的出现,也引发一系列生态影响。例如,一些鸟类原本以食叶毛虫为主要食物,但在蝉大量出现时,它们会更多地捕食蝉,使得毛虫数量大增,从而对植物造成更大伤害。
此外,周期蝉的出现,还对土壤肥力和植物更新产生了影响。这些蝉会吸食树木汁液,并在树上开缝产卵,据估计,由此造成的损失可能高达数百万美元。
蝉这么多,怎么处理,成了大家热议的话题。蝉蛋白质多、脂肪少,有些美国人也开始考虑吃蝉。从主菜到甜品,从西餐到中式做法,“黑暗吃法”花样百出。
不仅是人类,美国当地的一些动物园,在周期蝉爆发的一个月时间里,会停止给动物喂食,让它们尽情享用虫子大餐。不过虫子大餐也会导致不好的结果,比如老鼠吃多这种高蛋白食物,繁殖力特别强。2004年那次“周期蝉”爆发后,密西西比州蒙哥马利县接到的鼠害报警,比常年增加了7倍。
周期蝉是一种自然奇观,甚至形成了特有的周期蝉文化。昆虫学家已绘出“17年蝉”在美国东部的分布图和大体出现时间表,以便人们及早预防。
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