来源: 时间:2022-10-16 08:21:39
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在美国,有一种神奇的蝉,它们能在地下蛰伏17年之久,破土之日,就是美国“大海啸”之时。
这是一种什么蝉?为何会在地下蛰伏17年?它到底厉害在哪?
关于周期蝉
遵循某个周期内集中出现的蝉为周期蝉,本文提到的17年蝉,就属于周期蝉。
17年蝉是生命周期最长的一种蝉,也是昆虫界生命体的扛把子,其它蝉的周期普遍在1~3年,而这种蝉在集体出现后,又集体消失,直到17年后才重现身影。
图:蝉破土而出留下的洞口
蝉的一生,绝大多数时间都处于黑暗之中,雌蝉产卵后,卵蛰伏在地下,靠吸食植物根系不断养成。待时机成熟后,蝉以若虫的形式破土而出,爬到树上或植物根茎枝叶等地方,继续成长。
蝉从破土开始,生命就进入了倒计时,在4~6周的有限时间内,蝉要羽化成虫,要交配产卵,最后,雄蝉精 尽 “蝉” 亡,雌蝉产卵消耗元气而死。
有时,你听见蝉在卖力的鸣叫,扰人清闲,恨不得把它灰飞烟灭,其实这是雄蝉在和生命赛跑,它只有叫得最欢、最大和最卖力,才能吸引雌蝉过来煽动翅膀交配。
为什么叫17年蝉?
17年蝉只在美国发现,时至今日,它已经席卷了美国东部至少15个州,包括华盛顿。它们聒噪的声音,每隔17年才集体出现一次。
有人戏称,当我是小孩时,它们来奏乐,等我结婚时,它们来道喜,当我孩子念初中时,它们来助力,到我儿孙满堂退休时,它们来祝贺,当我步入黄昏时,它们来送终。一生中能听见5~6次,算是人之大幸。
那么,这类蝉为什么要17年才出现一次呢?它们寓意何在?
科学家通过研究,大致发现了这种蝉的两个奥妙。
第一:在恶劣环境的筛选下,把蝉的生命力逼到了极限
周期蝉大致起源于180万年前,当时地壳板块运动,出现了多次冰期。蝉一般在夏季出土,当时冰期造成了寒冷的夏季,一些蝉出土就冻死了,一些蝉则尽量蛰伏在地下以躲避严寒。
冷夏的出现不规律,阿肯色州大学的卡尔顿(C.E. Carlton)和孟菲斯大学的考克斯(Randel T. Cox)计算过当时的周期蝉成活率,假设在1500年里每隔50年出现一次冷夏,那么,每隔7年出土的蝉的成活率仅为7%,每隔11年出土的成活率为51%,而每隔17年出土的蝉,成活率高达96%。
在漫长的进化中,一些生命周期短的蝉,可能全被冻死了,只有周期性长的蝉,才勉强幸存。也许当时也有20年蝉、25年蝉,毕竟它们是昆虫,估计熬不过漫长岁月,还没出土就死了。
所以,有人称,17年蝉是在恶劣气候和生命周期之间平衡出的最大极限。
之所以是17年,估计蝉的生命极限,随着进化已经达不到18年及以上了,那为何不是14、15、16年呢?这又要说到17年蝉的第二个奥秘。
第二,在天敌的掠食下,17年蝉找到了天敌的规律
在美国,还有一种13年蝉,它们和17年蝉一样,都是自然演化后的最佳选择。
我们就以2016年在马里兰州出土的周期蝉为例,当时的蝉漫天铺地,可把当地吃蝉的鸟类、蛇类、蛙类、节肢类及小型哺乳动物们高兴坏了。天敌们尽兴地吃,吃饱了就尽情繁殖,大大提高了蝉的天敌数量。
而这些泛滥的天敌,要想长期保持种群旺盛,食物跟不上,是完全不可能的。届时,蝉钻到了地下,它们吃不到了,就会饿死一部分,蝉蛰伏得越久,一些天敌的寿命扛不住,又老死一部分,到时,天敌的数量又回落到了以往水平。
而天敌也讲究规律的周期繁殖,比如鸟儿,一般要3年或6年才性成熟,以3年为例,在蝉蛰伏的3、6、9、12、15、18年里,鸟儿都有大量后代产生,如果蝉在这些年出土,就会造成大量死亡,不利于种群繁衍。以6年繁殖期来看,也是一样的。
再比如繁殖期是双年的动物,如果蝉在双年里出土,也可能被天敌大量蚕食,同样不利于蝉的种群延续。
图:16年蝉要遭遇的天敌比例
这时,蝉通过自然演化,摸清了天敌的规律,为了尽量躲避天敌的侵害,蝉逐渐形成了在质数年出土的定律。众所周知,质数只能被1和它本身整除,这种定律大幅度避开了天敌的繁殖期。
也有每年都繁殖的天敌,它想要吃到17年蝉,也需要第17代才行,就算第17代饱口福后大量繁殖,第18代及以后的天敌,就要等到34年才能吃上17年蝉了。很多动物寿命没这么长,种群始终回落在正常或降低水平。对于17年蝉来说,每隔17年出现就是几百亿只,就算被天敌吃掉部分,也不伤元气。
图:鸟儿寿命没有那么长,等不到第二批或N批的17年蝉了
再以鸟儿为例,2012年,康奈尔大学的行为生态学家沃尔特科尼格(Walt Koenig)以及美国农业部林业局的生态学家安德鲁利布霍尔德(Andrew Liebhold)联合发表过一篇论文。论文表示,在17年蝉大量出现被鸟儿进食后,大概是第12年,鸟儿的数量开始减少,到第17年时,鸟儿数量降到最低点,而第17年,正是下一代17年蝉破土的年份。意味着,第二代的17年蝉,被鸟儿蚕食的少,即保证了种群延续,也促进了鸟儿种群回升。
所以,在1至20中的质数里,2、3、5、7、11、13、17、19质数年份中,蝉在小于13的年份出土时,容易被天敌大量侵害,而19年又太久,蝉的生命力坚持不到。而从上边鸟儿数量反弹的区间来看,唯独13和17的质数年份最合适,在之后,就算和天敌的繁殖期有重叠,概率也是很低的,对于17年蝉来说,只要大部分能繁衍下去就行了。因此,美国就出现了罕见的13年蝉和17年蝉。
17年蝉“攻陷”美国白宫和国会
17年蝉蛰伏17年后集体破土而出, 数量每次都是上百亿只。以2021年为例,大概有300亿只出现在美国的土地上,密集的地方,都无处落脚。
别以为只在丛林里才有它们的身影,它们甚至“攻陷”了美国国会和白宫。
蝉飞到了美国国会,一位CNN记者在国会直播时,17年蝉直接飞到他身上,并爬到了他的脖颈上,记者一边拍打,一边惊呼S**t!
在白宫的建筑上、停车场上、树干上、草坪等地,17年蝉忘我的鸣叫,新闻记者及游客们纷纷拍照留念。白宫外蝉尸遍野,连遛狗的人,都无处落脚,同时还担心狗狗吃个不停。
17年蝉究竟有多厉害?
第一:以数量取胜,让天敌吃到想吐
经过N代繁衍进化后的17年蝉,每一次都是集体出现,一经出现都是乌泱泱一大片。根据2021年5月,出现在美国东海岸弗吉尼亚、西弗吉尼亚和北卡罗来纳等州的17年蝉监测数据显示,每英亩地(约4047平方米)大概有25万只蝉活动,犹如蝗虫过境。其它州最密集的地方,一英亩地高达150万只。
如此密集的活动,成功压制了以它们为天敌的鸟儿、浣熊、青蛙、蛇、臭鼬及负鼠等动物。刚开始,天敌们吃得“满嘴流油”“大腹便便”,以为这是上天的恩赐和垂帘,可当它们吃太饱后,就对蝉逐渐失去了兴趣。
和人类一样,动物进食也讲究食物多样性,如果连续进食一种食物,即便再能吃,也会吃腻、吃吐的。当天敌们吃蝉吃到想吐,爱理不理时,就是17年蝉抓住机会,肆意“造娃”的惬意时光。
第二:震耳欲聋的鸣叫堪称“大海啸”
当密集的17年蝉在一起喧闹大合唱时,其巨大的鸣叫声响彻天地,持续四至六周的响声,堪称陆地上的“大海啸”。
蝉发声来自它们腹部的鼓膜(白色肋状膜),一只雄蝉就能发出近100分贝的音量,当聚集一起鸣叫时,那音量简直震耳欲聋。
有些孩子从没有见识过如此阵仗,还以为是灾害的报警器在喧嚣,甚至把911的电话都打爆了。当地的消防部门不得不发声向居民介绍,这只是一种蝉而已,无毒无害,切莫惊慌。
鸣叫是一方面,蝉要撒尿才让人欲哭无泪。蝉大量吸食树木水分后,它体内的水分代谢不及时,多余的水就得通过“小号”的方式排出去,当一棵树上有成千上万只蝉在撒尿时,路过的人不打伞都不行。
第三:和真菌共生双赢,让欲望达到顶峰
对于部分出土的17年蝉,它们过不了几天就会烂屁股,由于是雄蝉,不明真相的人,还以为雄蝉生活作风糜烂,以为全天下就没一个好男人。
其实,雄蝉一点都不冤。
它们在出土后感染了一种叫团孢霉的真菌,真菌入侵蝉的腹部,吃掉组织器官,大概一周左右,不断繁殖的真菌就会从蝉的屁股处泵出,那团白花花的,就是真菌孢子。
在这些真菌中,有一种叫裸盖菇素的致幻剂,除了在个别蘑菇上常见外,就属17年蝉的身上有。还有一种叫卡西酮的违 禁 品,这两种物质混成的“鸡尾酒”,直接让蝉飘飘欲死。
致幻化学物质让蝉变得异常活跃,刺激着它们的欲望神经,并达到顶峰,这类蝉特别渴望一件事,那就是:只要是蝉,不管雌雄,它们都要扑倒。
而一些已经正常交配待产卵的雌蝉,一旦遇到这类货色,只能含泪屈从,因为它们挣扎不过兴奋的雄蝉,又因为接触了真菌,导致自己感染,最终自己和腹中蝉卵都保不住。
不过,这也是17年蝉繁衍生息的办法,因为部分真菌随着蝉卵会潜入地下潜伏,它们一起共生共长,真菌要等待雄蝉破土后才复苏。届时,真菌刺激雄蝉,算是提高了繁殖率。
气候变化扰乱17年蝉的周期
2021年是17年蝉集体出土的年份,不过,在2017年时,一些地区的17年蝉就提前出来了。研究人员猜测,这可能是气候变化导致气温升高,对17年蝉的生长周期造成了影响。
科学家指出,蝉在地下会一直关注地面环境的周期性变化,如果它们栖息地遭到破坏,它们就可能提前出来,换一个理想场地,加紧繁衍,保证后代延续性。
如果地面环境持续破坏,可能会造成足够多的离散蝉,届时,17年蝉的规律将受到破坏,应付天敌的策略将不攻自破,说不定会逐渐走向衰亡。
吃货们能将17年蝉吃灭绝吗?
蝉在我国可是一道可口的美味,很多小伙伴表示,看到美国上百亿只的17年蝉,简直馋哭了。
其实,美国人也研究出了很多花式吃蝉的吃法。比如烤蝉串、巧克力蝉、油锅爆炒蝉、墨西哥蝉卷、油炸蝉米花、味增蝉汤等,味道还是不错的。
不过,蝉毕竟是一道奇异美食,吃得美国人毕竟占少数,对于17年蝉来说,这点量,就是雄蝉一哆嗦的事。
这时,很多国内的小伙伴请缨帮吃,纷纷表示,油炸的蝉,就着冰镇啤酒,看着电影,再来个插上勺子的西瓜,简直就是最美妙的夏天。只需两次,在第13年和第17年,就能把它们吃灭绝。只能说国内的蝉生活不易,能生存下去的都是意外。
总的来说,只要开拓了市场需求,放开了肚子,吃货们加把劲,估计就能将17年蝉吃灭绝。
切记,感染了真菌的蝉不能吃,人类感染了致幻物质可不得了,就像吃蘑菇中毒一样,届时,小人估计都数不过来了。
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