(9)周期蝉
周期蝉通常指周期蝉属(学名:Magicicada),是半翅目蝉科的一属,分布于北美东部,其生命周期为十三年或十七年,相应被称为十三年蝉或十七年蝉。幼虫孵化后即钻入地下,一生绝大多数时间在地下度过,靠吸食树根的汁液生存。在地下生活十三年或十七年后,同种蝉的若虫同时破土而出,在4-6周内羽化、交配、产卵、死亡,而卵孵化后进入下一个生命周期。因此某一年份在美国东部一些地方每过十三或十七年就会突然出现大量的蝉,成为一种奇景。此外,在印度东北部生活着一种以四年为生命周期的蝉(Chremistica ribhoi),在斐济生活着一种以八年为生命周期的蝉(Raiateana knowlesi)。
①形态
成虫有红色突出的眼睛,胸部和背部为黑色,翅膀透明,翅脉为橙色或黑色。一般2.4-3.3厘米长,比美国当地每年出现的蝉要小,雌性个体比雄性个体略大。雄性会聚集起来鸣叫一吸引雌性来交配。其口器为针状,可以刺穿树皮吸食汁液。口器的尖利足以刺穿人的皮肤,会造成痛感,但无毒。也没有证据显示其会造成传染病。他们对于成熟的植物损害不大,但不建议在其大规模出现的时候种植树木和灌木。
②生命周期
周期蝉的生命周期为13年和17年。科学家普遍认为的原因是,首先这两个周期都很长,因为周期蝉出现于距今180万年前,那时北美气温低,有时会遇到冷夏,成年蝉需要高温,因此长生命周期可以提高成活率。其次这两个周期都是质数,这样可以避开其他种类的掠食者。如果不是质数,那么就有更多机会和自己天敌的生命周期相重叠,降低族群数量。今假设17年蝉的天敌生命周期是5年,则两者要17x5=85年才能遇到一次。又假设一种13年蝉与一种17年蝉在同一地点竞争资源,需13x17=221年才会碰头一次。
孟菲斯大学的考克斯(Randel T. Cox)和阿肯色州大学的卡尔顿(C.E. Carlton)经过计算证明周期越长,成活率越高。假如在1500年的时间里,每50年会出现一次冷夏。7年蝉的成活率是7%,11年蝉的成活率是51%,17年蝉的成活率是96%。
周期蝉破土而出时可被病原真菌蝉团孢霉感染,此感染会使其腹部充满真菌的孢子,最终失去包括生殖器(英语:Insect reproductive system)在内的腹部组织而不孕,并可散播孢子感染其他的蝉,因而有“飞行的死亡盐罐”之称。
③物种
周期蝉属包括7种物种,其中3种为十七年蝉,4种为十三年蝉,这7种蝉又可分为Decim种组(英语:Decim periodical cicadas)、Cassini种组(英语:Cassini periodical cicadas)与Decula种组,三者皆同时包含十七年蝉与十三年蝉。
④编号
在1898年,昆虫学家查尔斯·莱斯特·马拉特(英语:Charles_Lester_Marlatt)以罗马数字将周期蝉分做30种类型。前17种对应1893至1909年间出现的十七年蝉,而后13种对应到1893至1905年间出现的十三年蝉。这种分类单纯是理论上的,并没有保证其存在,因此有些群并没有发现对应的蝉,暂时空缺。1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,13,14,19,21,22,23群都出现过,第11群蝉和第21群蝉已经灭绝。因此现存一共有15群周期蝉。
⑤十七年蝉
十七年蝉(学名:Magicicada septendecim),北美洲一种穴居十七年才能化羽而出的蝉。它们在地底蛰伏17年始出,尔后附上树枝蜕皮,然后交配。雄蝉交配后即死去,母蝉亦于产卵后死。科学家解释,十七年蝉的这种奇特生活方式,为的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。
a.命名特点
每批以他们等待孵化年数命名,如「布鲁德13蝉」,孵化时间有的13年,多的长达17年。英文名“BroodX”,其中X代表年份,人们说的17年蝉英文名就叫 Brood17,也有叫做periodical cicada。“十七年蝉”,原产于美国东部地区,这些蝉在地下蛰伏十三或十七年,然后破土而出。根据他们出现的年份,十七年蝉被分为30个“群”。群1号到17号是十七年蝉,群18号到30号是十三年蝉。一些群并不存在,但为了方便起见而保留。群4号已于2003年出现。2011年出现的群19号。群10号,一种十七年蝉,已经出现于2004年5月的新泽西州和北卡罗莱纳州。
b.形态特征
蝉的躯体呈黑色,翅膀半透明,呈褐色,有脉络,红红的眼睛还能发光,晚上看上去就像极小的火把。它们看上去丑陋无比,因此不讨人喜欢。但蝉对人类来说并没有什么害处,不咬人,不叮人。它们飞行速度缓慢,经常会撞到包括人在内的一些东西上,这也成了它们的习惯。
但它们也有令人烦的时候。一位经历过1987年那一代十七年蝉的人说:“它们死去时,那种情景简直令人作呕。你要不停地驱赶它们,要不然它们会整天整夜地嗡嗡地叫,在你脚下嘎吱嘎吱地咀嚼树叶。”蝉的出没的确会带来一些不利后果,尤其是对小树而言。雌性蝉通常会炸开树皮炸出卵,在掉到地上以前,蝉蛹一直以树的汁液为食,这样一来,小树就会受到严重损坏。一旦接触到土壤,蝉蛹就会在地上打洞(通常18英寸或2英尺深),找到树根后,就会开始咀嚼。然后就开始在阳光下的照射下,过着一种十分惬意的生活。
第17个春天过去后,它们会再次出现。蝉蛹会于4月份开始打洞,而这时,你会首先在新鲜泥土的边缘看到一些小洞。但在土壤温度未达到18摄氏度以前,它们不会从洞中出来寻找食物。它们会爬上距离最近的垂直的物体,如树、灌木、电线杆,甚至蒲公英的茎,蜕去它们的外皮。几个小时后,它们的翅膀会变硬,躯体也会变硬。
c.生活习性
1979年的夏季,从美国的卡洛来纳州到纽约,每天晚上都有无数的暗色小虫子从地下爬出来,这就是十七年蝉。它们爬到几乎所有竖立着的目标上,如树木、电线杆和建筑物,然后抓紧树皮,蜕皮羽化。不一会儿,雄蝉发出欢乐喧闹的叫声,引诱雌蝉,这标志着它们1962年出生后在地下生存了17年,到地面上来举行“婚礼”。这是其它食虫兽最快乐的时光,这是难得一见的盛宴,然而十七年蝉一旦爬出地面生命就很短暂了,所有食虫兽都会一拥而上抢食这些十七年蝉。要不是数量优势,这种蝉恐怕早就灭绝了。
绝大多数的昆虫,只有一年或更短的生活史。一般的蝉只有3至9年的生活史,尽管还有一种十三年蝉。这种蝉在地下生活的时间有17年。使它获得了昆虫世界里最长寿的头衔。
它们来了!在美国的一些地区,人们到处在谈论这样的消息,那就是“侵略者”来了!侵略者不是人类的军队,而是让人无法想象的一个规模大得惊人的昆虫军团——十七年蝉的先头部队。这种一英寸长的褐色虫子破土而出,在阳光下寻找自己的巢穴,脱去身上的“外套”。17年过去了,十七年蝉又回来了!
华盛顿的居民都在期待着,希望看看它们的模样。他们在院子的草丛中到处寻找半英寸大小的洞穴,以获得十七年蝉出现的证据。十七年蝉土生土长在中大西洋地区,每隔17年才出现一次。又轮到它们回来了。
如果每年都出现,那么这些蝉就会和蟑螂或普通胡蜂一样,肯定是一种害虫。事实上,它们却是一种具有传奇色彩的昆虫。在十七年蝉于1970年再次出现后,美国著名摇滚歌星鲍勃·迪伦为它们的阵势所感动,于是写了一首歌歌颂出世的这些蝉类的祖辈们。
十七年蝉每十七年出现一次,这种罕见的生活周期,让人类体会到它们惊人的死亡率。一个土生土长在华盛顿的人可以根据蝉来计算自己的生命。当蝉首次出现时,他也许还是小孩,他结婚时,蝉会出现,他自己的孩子上中学时,它们会出现,到了他儿孙满堂,即将退休时,它们会出现,而他到了暮年时,它们会再度出现。
d.发展历程
与蝗虫不同,蝉不吃树叶,只吸食树的汁液。十七年蝉总是潜伏于树根处,17年后才破土而出。在死亡的前一个月,它们生活的唯一目的就是寻找交配的伙伴。
e.种群分布
这种蝉共有三个品种,但除了美国,世界其他地方还没发现它们的存在。事实上,早在美国大陆有人定居开始,人们就对蝉有过记录,但即使是到了今天,昆虫学家仍无法完全了解这种据称是地球数量最为庞大的昆虫。它们主要生活在三个区域,覆盖美国15州,如中大西洋地区,弗吉尼亚州大部分地区,纽约,西俄亥俄州,印地安那州,田纳西州,佐治亚州北部等。如果森林气候条件适应,每英亩土地蝉的数量平均会达到150万只。
f.17年蝉袭击美国东海岸
美国科学家警告称,从现在起某一天,约300亿只在地下蛰伏17年的蝉将为求偶破土而出,入侵美国东海岸。但这些蝉对人类或其他动物无害,最多可能破坏一些小树苗。
这种蝉名叫“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。17年后,当地面温度达到18摄氏度后,它们才会破土而出。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17年后再出来。
这种蝉的鸣声十分响亮。雄蝉通过鸣声吸引异性交配,堪比摇滚音乐会。生物学家曾测量蝉鸣音量高达94分贝,如同飞机从头顶飞过。多名专家预测2013年可能破土而出的“17年蝉”数量,他们估计可能有300亿只蝉出现,甚至可能达到1万亿只。即使300亿只,从头到尾排列,也足够到达月球再回来。
数量庞大是“17年蝉”幸存的关键因素。正因为如此,鸟类才不可能全部吃掉它们,幸存者才能继续繁殖。过去“17年蝉”入侵时,每英亩地面蝉的数量达150万只。但是多数地区,特别是城区,几乎看不到这种蝉。
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