二百年一遇，美國將迎來“大蟬災(zāi)”？網(wǎng)友：油炸吃，得多香??！

今年，美國東部會迎來一波蟬的超級大爆發(fā)，據(jù)估計會有上萬億只蟬在短期內(nèi)集體出土。許多媒體報道說這是二百年一遇的罕見奇觀，新聞一出，評論區(qū)炸出一大波愛吃的山東人：

那本次即將席卷美國的蟬到底有什么特殊之處？可以油炸吃嗎？另外，為什么隔一段時間就會再次爆發(fā)呢？今天我們就來一起聊一聊～

這次美國引發(fā)關(guān)注的蟬，

到底有什么不同？

通常來說，一只蟬的壽命是二到五年。它們在樹枝上產(chǎn)卵，新生若蟲鉆到地下吃樹根的汁水。有的兩年就會鉆出來重新繁殖，有的要等三四年或者更久。不過，每年都會有一批新的蟬出土，所以年年都能聽到蟬鳴。

剛羽化的蟬

不過在北美有幾種特殊的蟬，和普通蟬不一樣，它們統(tǒng)稱“周期蟬”，也就是本次美國引發(fā)關(guān)注的蟬。它的不同之處主要有兩點(diǎn)：

第一，它們在地里待的時間，特別長，有的 13 年，有的 17 年。

第二，它們不是隨機(jī)出土，而是扎堆出土，一次特別多。比如說某座城市可能今年迎來了一次周期蟬爆發(fā)，那明年就沒有了，后年也沒有，要等 17 年，才能有下一次爆發(fā)。

不過，不同的地區(qū)之間就不一定同步了，所以北美其實(shí)大部分年份里都有周期蟬出現(xiàn)，但每次只在一定的范圍里爆發(fā)，有的年份范圍大，有的年份范圍小。每年的周期蟬會集中在 1~2 星期內(nèi)出土，出土后還能活不到一個月，所以每次爆發(fā)全程不超過一個半月。

因?yàn)橹芷谙s的扎堆特性，爆發(fā)經(jīng)常會特別嚴(yán)重，鋪天蓋地。當(dāng)然也有些地方的蟬陷入衰退，到了周期也看不出來啥。

歷史上有記錄的周期蟬群中，有兩巢如今已經(jīng)消失了，也有些理論上應(yīng)該存在的周期現(xiàn)實(shí)中從未觀察到，可能是它們極度隱蔽，或者在更久之前就滅絕了。十七年蟬理論上排滿應(yīng)該有 17 巢，實(shí)際上現(xiàn)在只有 12 巢；十三年蟬理論上應(yīng)該有 13 巢，實(shí)際上現(xiàn)在只剩 3 巢。

順便說，周期蟬的同步也不是完美的，總有個別的蟬會記錯時間。有趣的是，17 年蟬最常見的錯誤是提前 4 年，而 13 年蟬最常見的錯誤是延后 4 年。

周期蟬。圖片來源：University of Connecticut

為什么周期蟬喜歡扎堆出現(xiàn)？

最經(jīng)典的理論認(rèn)為，這是為了有效地避免被捕食。蟬沒有毒，沒有尖刺，飛得也不快，面對捕食者基本上沒有什么抵抗力。其他昆蟲好歹還可以躲一下，但蟬依靠叫聲吸引另一半，叫聲可是誰都聽得見。

那就只剩下了一種策略，就是靠數(shù)量淹沒捕食者：只要我生得夠多，你就吃不完。

但這策略并不是一味追求數(shù)量，因?yàn)椴妒痴咭材苌ＴO(shè)想一下，你這次生了一萬只，被一百只鳥吃了。下次不惜血本生了兩萬只，人家鳥也增加到了兩百只，這樣下去沒個完。

所以這個策略的關(guān)鍵其實(shí)是制造出數(shù)量的巨大波動，平時數(shù)量少，關(guān)鍵時刻突然多起來。這樣，捕食者的數(shù)量平日就上不去，關(guān)鍵時刻也吃不完了。這一點(diǎn)上蟬有很大的先天優(yōu)勢，因?yàn)橄s生命里大部分時候都是在土里的，捕食者夠不著，集中在夏天突然出土，就能打捕食者一個措手不及。

這個方案應(yīng)該說很成功，凡是夏天被蟬吵過的都懂。不過，它并不完美。有些捕食者比如節(jié)肢動物，季節(jié)過了可以休眠或者死掉。另一些捕食者比如鳥類，對食物的需求也不是恒定的，只要選擇在蟬季節(jié)育雛，就能有效利用蟬資源?？傊妒痴哂幸欢ǖ母喜▌拥哪芰?。

要想進(jìn)一步改良方案，那就要讓數(shù)量波動變得更難跟隨。一種常見思路是，不但制造出季節(jié)波動，還制造出年和年之間的波動。大年吃飽了的鳥在小年紛紛餓死，那下一個大年就沒有那么多鳥來吃蟬了。有一些果樹采用的就是這種 2.0 版方案，大小年交替。

不過自然界里很少有捕食者是專門吃一種獵物的。如果捕食者在小年的時候找到了其他食物來源呢？如果另一種獵物的大小年正好和你相反呢？

針對這個問題出現(xiàn)了 3.0 版的方案：把周期延長。十年一度的大年，就遠(yuǎn)比兩年一度的大年更加安全。實(shí)際上，人類在印度發(fā)現(xiàn)了一種四年周期的蟬，俗稱世界杯蟬，因?yàn)楸l(fā)年和世界杯正好重合。

即便是這個方案依然有一個最后的弱點(diǎn)，那就是被其他周期巧合撞上。倘若一種蟬的周期是 12 年，那么周期為 2、3、4、6 的其他捕食者都能準(zhǔn)時和它重合。這里素數(shù)（13 和 17都是比較大的素數(shù)）的優(yōu)點(diǎn)終于出現(xiàn)了：它的因子只有 1 和自己，把和其他周期重疊的概率降到了最低。4.0 版方案不但讓蟬同步大年，每個大年相隔許久，而且周期是素數(shù)。

這個解釋是最經(jīng)典的，不過它只是解釋之一。近年來另一種解釋逐漸變得更加流行，那就是這一策略可以阻止不同巢之間雜交。當(dāng)然，這些解釋之間并不矛盾，而是互相補(bǔ)充互相強(qiáng)化的。

新的解釋認(rèn)為，超長生命周期最初起源的時候除了逃避捕食者，還有更加重要作用，比如在惡劣環(huán)境下積累營養(yǎng)物，實(shí)際上北美的周期蟬可能就是在冰川剛剛退去時起源的。

大部分蟬的生命周期都很短，所以遺傳上超長周期的蟬其實(shí)很難維持，很容易被普通蟬的基因稀釋。那些弄錯了時間的蟬里，或許有些就是稀釋的產(chǎn)物。因此，選擇素數(shù)大周期的物種被留下，每次出土面對的都是不同的蟬群，就不容易被同一群外來基因反復(fù)滲透而改變周期了。

如今任何兩群周期蟬的雙巢年都是 221 年一遇的罕見事件，正是這種選擇導(dǎo)致的結(jié)果。

兩百年一遇大爆發(fā)，

又是怎么回事？

前文提到，十七年蟬理論上排滿應(yīng)該有 17 巢，現(xiàn)在實(shí)際上只有 12 巢；十三年蟬理論上拉滿應(yīng)該有 13 巢，實(shí)際上現(xiàn)在只剩 3 巢。

這是美國農(nóng)業(yè)部林業(yè)局的地圖，逐縣顯示了美國周期性蟬窩的位置，以及它們下一次出現(xiàn)的時間

17 年蟬內(nèi)部和 13 年蟬內(nèi)部是不會撞排期的——實(shí)際上如果撞了就會一直撞下去，那就會被歸屬為同一巢了。但 17 年蟬和 13 年蟬之間會撞。17 和 13 都是素數(shù)，最小公倍數(shù)是二者相乘的 221，所以任何兩巢相撞就是 221 年一遇。2024 年，就是這樣一個雙巢年。

雙巢年這件事情沒有聽起來那么厲害，畢竟人家巢數(shù)很多。假如周期蟬按照理論上的排期拉滿，那應(yīng)該每年都是雙巢年；就算很多巢已經(jīng)消失了，現(xiàn)存的巢也有 36 種組合方式，平均下來也是六年一遇，不算很罕見。不過此刻我們正好處在一段“荒年”里，上一次發(fā)生這種事情是 2015 年，下一次就要等到 2037 年了。

但是，2024 年在所有 36 種雙巢年里，又屬于非常厲害的一級，這主要是因?yàn)檫@一波巢的規(guī)模大。13 年蟬這邊排到了第十九號巢，這一巢分布范圍特別廣泛，論面積差不多是所有周期蟬中第一。而 17 年蟬那邊排到了第十三號巢，這一巢雖然分布范圍比較狹窄，但向來以數(shù)量超多而聞名。“兩大強(qiáng)巢伺候同一年”，“福氣”自然是不小。

此外，今年還有一件主要是生物學(xué)家感興趣的事情發(fā)生。周期蟬并非一個物種，而是共計七個物種，同一巢蟬往往包括了好幾個不同的種。2024 年這次雙巢年，七個物種全部到齊。這本身不是非常罕見，但和兩大巢同步爆發(fā)一起出現(xiàn)，也算是很有趣且有利科研的事情。

不過，19 號和 13 號這兩巢的分布范圍大體上是不重合的，只有伊利諾伊州的一條狹長帶里可以同時見到兩者。因?yàn)檫@里是兩巢的邊緣地區(qū)，所以大概也不會出現(xiàn)什么超級恐怖的雙重蟬災(zāi)，不過科學(xué)家可以趁機(jī)觀察兩巢之間是否有雜交或者其他的相互影響。

遇到雙巢年需要擔(dān)心嗎？

先說答案：不用過于擔(dān)心。

首先，所有的 13 年和 17 年蟬都生活在北美（主要是美國，加拿大有極少量分布），生活在其他地方的人當(dāng)然不必?fù)?dān)心。

爆發(fā)地點(diǎn)的周期蟬數(shù)量極多，叫聲吵鬧，撲面而來也挺煩人，但也僅此而已。周期蟬沒有毒也不會咬人，實(shí)際上還可以吃，推薦在凌晨去抓知了猴（抓完盡快水煮不然它就會蛻皮）。蛻皮后味道就不行了，雄性幾乎沒有肉，雌性也太干硬。

周期蟬爆發(fā)會對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)有一定影響，不過不算很大。蟬不咬葉子只吸樹汁，會導(dǎo)致樹生長放慢但幾乎不會致死。產(chǎn)卵時雌蟬會割開一小段樹皮，產(chǎn)卵太集中的話偶爾對幼年樹有嚴(yán)重傷害。此外爆發(fā)時捕食者忙于吃蟬顧不上別的食物，所以這期間毛蟲之類的其他被捕食者對樹的傷害也會更大一些。

另外有趣的一點(diǎn)是周期蟬會干擾樹的周期。橡樹也是典型的有大小年的生物，每隔兩三年批量產(chǎn)出一大波橡子來淹沒捕食者。周期蟬爆發(fā)時大量蟬吸取樹汁會破壞橡樹的營養(yǎng)儲備，所以通常橡樹的計時會被周期蟬重置，無論之前數(shù)到了第幾年，都會在爆發(fā)后經(jīng)歷兩個小年。

作者：范崗 科普創(chuàng)作者

審核：盧平 中國科學(xué)院動物研究所研究員