布鲁德X蝉的出现

数十亿只蝉潜伏在北美东部的地下，取食、长胖，等待着破土而出的信号，以重新开启动物王国中最非凡的生命周期之一。它们就是第十代蝉，一个数量惊人的昆虫群。

什么是第十代蝉？

这些虫子属于一个名为“周期蝉”的群体，之所以这么命名，是因为它们每13年或17年才出现一次，具体取决于不同的“蝉群”（brood）。顺便说一句，“蝉群”就是指在同一时间从地下钻出的一批蝉——美国有15个这样的蝉群。它们通常由多个物种组成，都巧合地同步出现。第十代蝉，又称“大东方蝉群”，分布在十几个州，可能是17年蝉中规模最大的一个蝉群。

第十代蝉非凡的生命周期

从伊利诺伊州到宾夕法尼亚州，再到南部的佐治亚州，它们将从洞穴中爆发出来，每英亩多达一百五十万只，像节肢动物的熔岩流一样爬过地面。此时它们还只是若虫，必须蜕去外骨骼，长出翅膀，才能实现它们奇异的17年生命中唯一的目标：繁衍下一代。

这个过程将持续六周——在某些地方最早可能从四月下旬开始，只要土壤温度达到约华氏64度（约摄氏18度）——它们会制造出巨大的声响。每年夏天雄蝉吸引配偶的嗡嗡声是一种年度现象，但有大型蝉群出现的年份会比其他年份更吵。今年这一次应该会震耳欲聋。

然后，一旦雌蝉在树枝内产下卵，嗡嗡声就会消退。成虫将会死亡，它们的尸体散落在林地里，而孵化出的幼虫会从树上掉下来，建立新的洞穴。周期循环往复。就像时钟一样，它们将保持休眠，直到2038年再次充斥在美国东部的天空和人们的耳中。

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周期蝉（Magicicada）的遗传之谜

周期蝉——包括三种17年蝉和四种13年蝉——在许多方面都让研究人员感到困惑。在全球约3000种蝉中，这七种或多或少是独立的存在（尽管在斐济和澳大利亚也有一两个孤立的蝉群）。康涅狄格大学的昆虫学家约翰·库利（John Cooley）说，基因检测证实了它们的独特性——它们没有近亲。

它们的属名是 *Magicicada*，据昆虫学界的传闻，这个名字是为了纪念其成员的魔力而起的。它们在地下度过15万个小时，天知道在做什么，然后仿佛凭空出现，在六周的喧嚣过后，又消失了半个人类世代。难怪1925年，当时最重要的蝉类专家威廉·T·戴维斯（William T. Davis）在为它们分类时会感到着迷。“他并不认为这*真的*是魔法，”库利说，“但它确实有一种魔幻的特质。”

是什么让周期蝉出现？

这更增添了其魅力，因为科学家们至今无法解释它们的周期性。有几种理论，“但出于各种原因，它们都不能令人满意，”库利说。

一种理论认为，较长的间隔有助于蝉挫败“数量反应”这一生物学原理——即捕食者的数量会随着猎物的增多而增多。但如果猎物只是偶尔出现，捕食者就必须同步自己的生命周期，才能利用这不常有的盛宴。仅此一点就构成了足够的进化障碍，足以甩掉一些捕食者。

但数学家们也注意到，13和17都是质数。巧合吗？有些人不这么认为。一个只能被自身和1整除的周期，不会经常与那些数量每两年或三年激增的捕食者种群周期重叠。话虽如此，有一种真菌已经进化到专门攻击周期蝉，而7年、11年或19年的周期大概也同样有效。

另一种理论将其周期性与遥远过去的冰川时代联系起来。也许更长的间隔最大化了它们遇到所需温暖条件的机会。但成千上万的其他物种也曾以年度为周期忍受着冰川的进退。库利说，目前，对于它们独特的进化路径还没有明确的解释。“这一定是个有趣的故事，”他补充道，“可惜它们无法讲述。”

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蝉独特的“捕食者饱和”生存策略

对于浣熊、知更鸟、乌龟和蝙蝠来说，如此规模的蝉出现是一场千载难逢的自助餐。它们狼吞虎咽，直到再也吃不下为止，然后，在吃得肚满肠肥后，消化食物时便会放过幸存者。这些毫无防备、无法咬人或蜇人的蝉，必须采取这种被称为“捕食者饱和”的蛮力策略：它们以压倒性的数量出现，即使填饱了周围所有捕食者的肚子，种群数量仍然足够庞大，以确保新一代的诞生。

不管怎么说，这是理想情况，但它也可能失败。小群的蝉偶尔会提早或延迟出现——奇怪的是，总是早或晚一或四年——由于数量不足，它们无法对抗食物链上层的动物。

没人确定是什么导致了这些错误的开始。蝉通过它们取食的树根的季节性周期来追踪时间，其机制更像是一个计数器而非连续计时器——可以说，一旦第十代蝉在它的木棍上刻下第17个记号，它就知道时间到了。但这些虫子有时会数错，导致失去同步。其中一些“掉队者”会被捕食者轻易消灭。其他的则可能形成能自我维持的群体。

气候变化会影响蝉群吗？

蝉的种群并非一成不变，记录它们的变动是一件模糊不清的工作。“没有人当场捕捉到一个新蝉群的形成过程，”库利说，尽管有几个候选者。1969年，芝加哥附近一个17年蝉群的相当一部分提早了四年出现，并且从那以后一直提前。它现在是一个独立的13年蝉群，还是原来蝉群中一个常年犯迷糊的部分？如果蝉的内部计数器依赖于气候信号，那么在未来几十年的气候变化中，蝉群是否会日益分裂？

许多未解之谜可能会因数据的改善而受益。“要理清这一切，唯一的希望就是获得关于任何特定年份出现的蝉的密度的非常详细的信息，”库利说。为此，圣约瑟夫山大学的昆虫学家吉恩·克里茨基（Gene Kritsky）开发了一款名为“蝉之旅”（Cicada Safari）的公民科学应用程序，公众可以通过它记录观察结果。

库利建议，在不帮助记录第十代蝉出现情况的时候，蝉出没地区的居民应该“坐下来好好享受”，并思考一个关于这些神奇昆虫的简单而又非凡的事实：“它们不是从别处来的。它们一直在这里——只是在地下而已。”

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文章来源

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• 奥杜邦。《一睹第十代蝉出现和盛宴的全部风采》

• 约翰·库利（John Cooley）。康涅狄格大学昆虫学家

• 美国数学科学研究所。《周期蝉的质数问题》