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北美「魔法蟬」,在地下生活17年,300億只集體破土席卷美國!
2023/12/25

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2021年,美國多地發出預警,提醒民眾做好防御措施,因為幾天之內會有大約300億只蟬同時破土。

若只是一兩只蟬停在周邊樹上叫個不停,我們會把它們當做夏天的音樂家。但 如果300億只蟬同時出現,那就不是一場聲勢浩大的音樂會,而是一種災難。

這些蟬不是普通的夏日音樂家, 而是蟄伏在地下十七年才出土的周期蟬。

蟄伏數年的輪回

十七年蟬與蟬的外貌相似,體長約3厘米,比一般蟬稍微大點,頭部有一對稍大的復眼,中間有3個點狀單眼排列成三角形。

軀體呈黑色,有兩對薄質透明的翅膀,呈褐色,前翅大后翅小,飛行距離不長,看去就像一個小火把。 不咬人,只是噪音污染嚴重,集體死亡墜落還會帶來環境污染。

十七年蟬為昆蟲綱-半翅目-蟬科-周期蟬屬。

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周期蟬是北美的一種蟬屬,這種周期蟬有7種,它們的生命周期為十七年或者十三年,因此其中3種為 十七年蟬,4種為 十三年蟬

作為 北美洲最古老的昆蟲之一,周期蟬較長的蟄伏周期總是叫人嘖嘖稱奇。

它們在 若蟲生活在地下,靠吮吸樹根的汁液為生。這種不見天日的蟄伏需要多久,取決于它們屬是十三年蟬還是十七年蟬。

蟄伏期結束,大量的若蟲就會破土而出,密密麻麻好似流動的水。這些「水」流動到樹上,蛻皮變成有翅的成蟲。

蛻皮以后的蟬身體為白色,翅膀為半透明,這時候的身體還很柔軟,它們的繼續在樹上停留一晚,等待身體逐漸變硬,翅膀慢慢舒展。

到了白天,身體外骨骼完全硬化的蟬們開始發出叫聲,表達著感受到陽光空氣的喜悅。不同種類的周期蟬有著不同的叫聲。

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當有異性靠近,雄蟬的就會轉變為另外一種獨特的叫聲,以高超的音樂天賦進行求偶。如果雌蟬也看上了這個男高音唱得還不錯的小伙子,會欣然做出回應。

完成求偶的蟬原地結婚,開始了造娃工程。交尾結束后,雌蟬會在樹枝上挖出縫隙,在里面產卵。

若蟲破殼而出以后,會重回地上,鉆進樹根之間,繼續著漫長的蟄伏過程,等到多年后再次破土而出,完成著下一代的繁衍接力。繼續著卵、若蟲、成蟲的生命周期循環。

周期蟬的大量出現,雖然鋪天蓋地的叫聲擾亂了叢林的清凈,但是這些叢林中的好鄰居們并不會因為它們擾民而產生怨言,相反它們會為得到食物而充滿感激。

這些螳螂、松鼠、鳥類等鄰居都喜愛這種香噴噴的蛋白質。一些身體笨拙的蟬容易掉到地上,那些不會爬樹的例如烏龜等動物,也在樹下撿漏,狠狠飽餐一頓。

完成交配繁衍任務的蟬會死去,它們的尸體除了作為鄰居們的美食,有的也會腐爛在土里,變成大地的美食。

在十七年蟬大量出現的時間里,以它們為食的鳥類數量會迅速增長,12年后開始減少,到了第17數量達到最低點。

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這是蟬的一種策略,它們給鳥設計了一條軌道,使得下一批出現時鳥類的數量大幅度減少。

與天敵有關的周期性

周期蟬的數學天賦與生存天賦是大自然的一個奇跡。經過仔細觀察會發現,周期蟬的蟄伏時間無論是13年還是17年,或者較短的1、3年,它們的在地下的活動周期都是質數。

拿17年來說,除了1和它本身,就沒有能夠將其整除的數字。為什麼不會出現16這樣除了1和16以外,還有4、2、8這樣能夠被其他整除的合數年?

先從一年蟬說起,這種蟬每年夏天都會出現,捕食者每年都能吃到新鮮的,由于數量不是突然的暴增暴減,它們與捕食者的數量都是相對穩定的。

如果是兩年蟬,這些捕食者第一年飽餐一頓,第二年時這些蟬就不出來了,這時候鐘愛吃這種蟬的捕食者就得餓肚子。如此,越是蟄伏時間長,這些捕食者會因挨餓數量變得越少。

到它們出土的時候,天敵自然也被熬的變少了。

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如果蟄伏周期是合數,那就不會有這種情況。以16年為例,16年有著2、4、8的因數。

如果捕食者繁衍周期為2年,那麼蟬出土的第16年,就會與這些捕食者大量繁殖的第8代相遇。同樣繁衍周期為4年的捕食者,它們的大量繁殖的第4代將成為這些16年蟬的巨大威脅。

如果蟬的蟄伏周期為17年,那麼至少34年,才能與繁衍周期為2年的捕食者大量后代相遇一次。與繁衍周期為4年的捕食者大量后代相遇,則需要68年。

簡單的說,這些蟬出土時候,剛好遇到捕食者大量繁殖的最短時間,取決于周期蟬蟄伏時間與捕食者繁衍周期的最小公倍數。

這時候周期蟬的質數周期就顯現出它的優勢。

捕食者的繁衍復雜,這里只是盡量避開龐大的天敵數量。

雖然蟬的蟄伏周期都是17年,但所有的蟬能夠在同一時間出現就顯得有些神奇。就像人的上學年齡是十六歲,但不是所有的人類都是在同一天上學,因為彼此的生長是有差異的。

周期蟬的生長也有差異,也有可能在其它時間出現,只不過因為生不逢時,數量較少的群體出現,被捕食者吃了。

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這就到了第二種生存策略「飽和逃逸」。簡單說就是大量的蟬一起出現的時候,即便早已盯上它們的捕食者有很多,但是蟬的數量優勢擺在那里,一部分被吃,總有一部分能夠活下來。

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