你了解这种喧嚣的生物吗？

黄雨佳

很快，大约一万亿只周期蝉将同时出现在美国的伊利诺伊州。它们长着黑色的身体、红色的大眼睛和橙色的翅膀，将齐声发出刺耳的尖叫。

吵闹的“数学家”

全世界共有超过3400种蝉，其中大部分种类会在每年夏季出现，因此被称为“一年蝉”。然而，有9种蝉非常特殊，它们会以4、8、13或17年为生命周期间隔出现，被称为“周期蝉”。

根据周期蝉出现的年份，昆虫学家查尔斯·莱斯特·马拉特在1907年用1（I）到30（XXX）的罗马数字，将这些蝉命名成了不同“窝”（brood）。每一窝周期蝉都可能由单一或不同物种组成，仅仅是因时间上同步而被划分为一类。

不过，30窝只是北美理论上可能存在的周期蝉窝数。实际上，科学家并非在所有年份都观察到了相应的17年蝉或13年蝉。而且，某些窝的周期蝉已经灭绝。

由于13年蝉和17年蝉并非年年出现，因此就会出现某些年份只有一窝周期蝉，某些年份没有周期蝉，某些年份出现两窝周期蝉的现象。

蝉实在是一种过于喧嚣的生物，声音可能超过90分贝。不过，好在它们的寿命很短，通常只有几周时间。因此，只需忍耐一个多月，居民们就会感到周围喧嚣的蝉鸣渐渐变弱，取而代之的是满地的周期蝉尸体。

“数学家”的一生

周期蝉的若虫生活在地下。在黑暗的环境中，它们用口器吸食树根中的鲜美汁液，从一只小蚂蚁的大小长到几厘米。每隔13或17年的春天，当气温渐渐回升，土壤中的温度达到十七八度时，它们便会开始向地面进发。因此，不同地区周期蝉出现的时间不尽相同。

通常，在气温较高的地区，周期蝉会较早出现，周期蝉一般4月下旬出现；而在较为凉爽的地区，它们则出现得较晚，可能要到6月才会出现。

破土而出的周期蝉若虫会爬上一棵附近的植被，找到一个合适的位置开始蜕皮，然后进入成虫阶段。它们会花一周左右的时间，等待自己的外骨骼变硬，从白色变为黑色。这时，它们便为寻找伴侣做好了准备。

随后，雄性周期蝉聚集在高高的、阳光照射的树枝上，发出响亮的叫声，这里是它们的“相亲角”。雄性周期蝉并非独自求偶，而是作为一个合唱团向雌性发出邀请。它们会在附近飞来飞去，同时相互交替“歌唱”，等待雌性发出的回应：她们以特定的频率快速振动翅膀，发出不同频率的声音。雄性周期蝉目睹这一切，也听到雌性“爱的呼唤”，叫得更欢了。它慢慢靠近心仪的雌性，与之一起“情歌对唱”。它们唱啊，唱啊，直到完成交配。

交配后的雌性会在树枝上产卵，一只雌蝉最多可产下600枚卵。6周至10周后，这些卵又会孵化出新的若虫。此时，它们的父母早已死去，它们只能靠自己生存。于是若虫纷纷从树枝上落下，潜入土壤深处，像它们的父母一样，等待下一个13年或17年后的破土而出。

被扰乱的“数学家”

为何周期蝉要采用如此奇怪的繁殖方式，它们又是如何精确控制破土而出的时间呢？

为了在黑暗的环境中记录时间，周期蝉也有特殊的技巧：它们能根据树木的生长周期判断时间的流逝。每年春季，当树木开始发芽和开花时，其木质部的氨基酸含量会短暂地增加。因此，当周期蝉若虫在地下吸食树根汁液时发现了这种变化，它们就会意识到，新的一年开始了。等到它们数到13次或17次，就会起身开始新的生命旅程。

不过，气候变暖影响周期蝉的周期，因为它们对温度十分敏感。有人认为，大自然中之所以能演化出13年蝉，就是源于一场“气候冲击”。相比于17年蝉，13年蝉的形成要晚得多，因此部分科学家认为13年蝉的祖先可能就是17年蝉。另一些研究也表明，降水模式的改变可能影响蝉破土而出的时间。

此外，人类对土地的利用也可能改变它们的生命周期。因为周期蝉的栖息地是落叶林，这种环境为他们提供了充足的食物来源。如果一块栖息地不足0.5平方千米，它们可能就无法维系健康的种群。人类活动使得栖息地破碎化，可能会改变当地周期蝉的生活节奏，甚至让它们灭绝。

（来源于“环球科学”微信公众号）