主笔、视频制作：于梅君
随着两大“周期蝉”接连羽化出土，今年夏天，上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”，上万亿只蝉扎堆破土而出，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，可能会出现至少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，也被称为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，蝉鸣声高达70分贝，对耳膜的刺激，不亚于一辆汽车鸣响喇叭。在这个“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，为什么选择的生命周期是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，让这种蝉渡过寒冷并得以幸存，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。
还有一种观点认为，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12年蝉同时出现，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节点，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迈克尔表示，“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。你听到的震耳欲聋的蝉鸣，就来自雄蝉，是通过震动腹部骨膜产生的。雌蝉则会发出咔咔声作为回应。当它们集体鸣叫时，产生的噪音将远超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，它们作为生态系统中的一个重要组成部分，对食物链、植物群落以及生物多样性，都产生了显著影响。
首先，周期蝉的大规模出现，能够“重新连接”森林食物网。在它们的孵化年份，大量蝉涌现在森林中，为许多食虫动物提供了丰富的食物资源。尤其是食虫鸟类，它们可以通过捕食蝉来获取大量的能量。这种丰富的食物资源，使得鸟类能更好地繁衍后代，并维持其种群数量。
然而，周期蝉的出现，也引发了一系列生态影响。当食虫鸟类以蝉为主要食物来源时，它们的注意力会从其他食物源上转移开。
例如，一些鸟类原本以食叶毛虫为主要食物，但在蝉的出现年份，它们会更多地捕食蝉，导致对毛虫的捕食压力降低。这使得毛虫数量大增，它们会更多地吃橡树树苗的叶子，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也很有经验，在周期蝉爆发的一个月时间里，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，比如老鼠吃多了这种高蛋白食物，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”在美国东部十几个州的分布图和大体出现时间表，以便人们及早预防。
知多一点 知了，知否？ “池塘边的榕树上，知了在声声叫着夏天”，这首罗大佑的歌曲，想必大家都非常熟悉。但是，对于歌曲中的主角—知了，大家是否也很了解呢？ 食用和药用价值 蝉在我国分布范围很广，像山东、河北、河南、江浙等地，都是蝉的主要产区。蝉本身可以食用，蝉蜕也可以入药。 研究表明，蝉的营养价值丰富，在幼虫、成虫阶段，都属于高蛋白、低脂肪、富含多种矿物元素的动物食品。其蛋白质含量为鸡蛋的6倍、瘦猪肉的4倍，钙铁锌的含量为猪肉的6~22倍，是天然无公害营养食品。 蝉还有很高的药用价值，尤其是蝉蜕（蝉羽化时蜕下的皮壳）。蝉蜕药用，最早载于汉代的《名医别录》，记为“枯蝉”，其别名有蝉衣、蝉壳、虫蜕、知了皮、金牛儿等。 《中国药典》自1963年起，将黑蚱蝉作为法定的药材基原物种收载。近年来，随着蝉蜕药材资源的开发，蝉蜕药用品种不断扩大，比如华南蚱蝉、鸣鸣蝉、蒙古寒蝉、山蝉、中国僚蝉等等。 据《中国药典》2020版记载，蝉蜕味甘性寒，归肺、肝经，具有疏散风热、利咽、透疹、明目退翳、解痉等功效，可用于风热感冒、咽痛音哑、麻疹不透等病症的治疗。用蝉蜕等中药材制成的金蝉止痒胶囊，已被我国药品监管部门批准上市，并被列入《中国药典》2020版。 在中药材市场，蝉蜕可分为金蝉衣与土蝉衣。金蝉衣来源于山蝉，土蝉衣来源于黑蚱蝉和华南蚱蝉等。随着市场需求越来越大，蝉蜕在国内供不应求，每年的收购价越来越高。 蝉的人文价值 “垂緌饮清露，流响出疏桐。居高声自远，非是藉秋风。”这是虞世南所写的《蝉》。纵观中国文学史，会发现在很多文学作品中，都有关于“蝉”这一意象的描写，在诗歌中更是形成了“咏蝉诗”。比如，骆宾王《咏蝉》中流传甚广的一句：“无人信高洁，谁为表予心”。 蝉从蛰伏到蜕变，从蜕变到死亡，土壤中又有新蝉，生命虽短暂，这个群体却繁衍不止。古人因此认为蝉会复生，轮回复活，即是永生。而玉色泽莹润，又千年不朽，古人常以玉作通灵神器，以求永生。 古人将这两种象征生命长久无终的意象碰撞到一起，玉蝉因此诞生，成为一种葬器。在红山文化、良渚文化、石家河文化遗址中，都有玉蝉的身影。而在青铜时代，青铜器上也往往能看到明晰的蝉纹，如举方鼎腿足上的纹饰。 据专家统计，仅殷墟妇好墓一座大墓，就出土了约20件蝉形和蝉纹玉器。可见，被赋予复活和永生含义的蝉，在我国古代具有的重要地位。
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