300亿只蝉将席卷美国东部！蛰伏17年为何此时破土而出？

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入夏，在田野里、山林中，耳畔总会响起一两只 " 讨厌鬼 " 的聒噪声，一阵又一阵传来。但假如同时鸣叫的是上亿只蝉呢？
据央视网，美国东部地区日前发布蝉群预警，称 300 亿只蝉即将破土而出，提醒民众提早做好防御措施。这种学名 " 布鲁德 X 蝉 " 原产自北美洲，其幼虫会在树根处的泥土里蛰伏 17 年才破土而出，因此也被称为 "17 年蝉 "。


想必，不少人也是第一次听说蝉虫预警。那么这种蝉为什么在地下蛰伏 17 年之久才破土而出？还有没有此类蛰伏期超长的动植物？17 日，相关专家对此进行了介绍。
这种蝉的生命周期大都为质数
" ‘ 17 年蝉’大约有 2.5 厘米长，红眼，尽管对人畜无害，但其铺天盖地出现的场面的确令人震撼。这种蝉目前仅在美国东海岸有发现，出生后就蛰伏于地下，靠吸取树根为生。" 成都华希昆虫博物馆馆长赵力说，这种蝉在 17 年后，当地面温度达到 18 摄氏度后，它们才会席卷而来。


△美国华盛顿附近几十公里处的蝉群现象。赵力供图
据介绍，"17 年蝉 " 英文名叫 Brood17，也有叫作 periodical cicada。这种蝉原产于美国东部地区，它们在地下蛰伏 13 或 17 年，然后破土而出，在树上生存和交配几周后，它们就会死去，而后代会继续蛰伏地下，直到下一次 " 轮回 "。根据它们出现的年份，"17 年蝉 " 被分为 30 个 " 群 "。群 1 号到 17 号是 17 年蝉，群 18 号到 30 号是 13 年蝉。
为什么是 13 和 17，而不是其他数字呢？
其实，这一现象早就引起了科学家的注意，多年来大量的实际观测数据表明，蝉的生命周期大都为质数。比如，科学家发现，在北美洲北部地区这种蝉的周期为 17 年，而在北美洲南部地区都是 13 年。
然而，进化论给了这个问题一个最佳答案。" ‘ 17 年蝉’的奇特生活方式，是避免天敌的侵害并安全延续种群，因而演化出一个漫长而隐秘的生命周期。" 成都华希昆虫博物馆馆长赵力说。
相关研究表明，蝉在进化的过程中选择质数为生命周期，可以大大降低在地面与天敌遭遇的几率。比如说，如果蝉的生命周期是 12 年，则它与那些生命周期为 1 年、2 年、3 年、4 年、6 年及 12 年的天敌都可能发生遭遇，而使得种群生存受威胁，这些蝉就会因为在生存竞争中处于劣势而被淘汰掉。


△ "17 年蝉 " 蝉蜕时的图片。赵力供图
" 全世界有 2000 多种蝉，它们在地下生活的时间大不相同，在长期的进化中，有些蝉选择地下蛰伏年份为质数，这样一来可以避免和其他种类的蝉在同一年破土争夺资源，二来可以有效躲避天敌集中繁殖带来的攻击。" 他说。
体内自动产生促使到达地面的化学物质
好奇的是，这种蝉如何感知 17 年的到来，又是如何继而感知地面温度达到 18 摄氏度后从地底集体钻出。
" 这是它们体内 DNA 决定的，不同昆虫都有自己的生命周期，它们生长到固定的周期的时候，就会自动产生促使到达地面的化学物质。" 赵力说。


△距离观看 "17 年蝉 "。赵力供图
关于另一个问题，赵力进一步解释，地下温度虽然比较恒定，但是也会随着地表温度略微波动。" 根据我在博物馆地下室测定的温度，在地表以下 1 米多，每年的温度波动幅度，成都地区是 16 至 24 度之间，只是这个温度变动比较平缓，不像地面剧烈波动，蝉幼虫生活的地方也差不多就是这个范围。"
作为昆虫之一，蝉的生命周期算得上是长寿的，而某些天牛的幼虫会比这种蝉的生命周期更长。" 它们不是固定的生命周期，而是由于环境恶劣所造成的，据相关记载最长可以达到 40 余年。不过这是个例，不是普遍现象。" 赵力说，目前昆虫正常生命周期最长的就是 "17 年蝉 "，此外我国南方地区的黑蚱蝉有 5 年的生命周期，我国偏北地方的寒蝉也有 7 至 9 年的生命周期。