300亿只蝉将席卷美国东部!蛰伏17年为何此时破土而出?

◎ 李迪 陈科

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?

据央视网援引,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。

来源:科技日报

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