埋藏17年后，数亿只蝉破土而出，美国人为何不怕蝉？

　　笔者 东邪
　　在中国许多地方，每年夏日来临我们都能听到户外聒噪的蝉鸣，不少人为这种持续不断的蝉鸣感到厌烦的同时，也会好奇为什么它们能够发出如此响亮的叫声。这与它们的身体构造有关，也和它们的生命历程有关。蝉的一生会经历受精卵到幼虫再到成虫这三个阶段，值得一提的是所有蝉的卵和幼虫都是在地下生存的，到了六月末左右幼虫成熟后才破土而出。
　　不同种类的蝉破土周期不同，有的蝉一年破土一次，有的蝉三年破土一次，而北美洲出现了名为＂17年蝉＂和＂13年蝉＂的两个种类，顾名思义这两种蝉的破土周期分别是17年和13年。根据美国媒体的报道，2021年刚好是17年蝉破土的年份，六月末美国将可能出现数十亿发育成熟的蝉，届时美国的夏天势必会十分聒噪。
　　普通民众为17年蝉的出现感到烦恼，而科学家则为这种昆虫的出现感到好奇。大多数种类的蝉都存在一年或三年的破土周期，为什么这种蝉的破土周期长达17年呢？而且经过调查，＂17年蝉＂目前只分布在北美洲，这种现象的原因是什么呢？
　　蝉是一种什么样的昆虫？
　　在中国，蝉拥有多种称呼，比如知了、蜩、知母吖、知了猴、知了龟等，它属于自然界节肢动物门昆虫纲中的蝉科，主要分布在温带到热带的地区。大多数蝉的体型并不大，成虫后体长在2厘米~5厘米之间，但也有个别种类的蝉拥有极大的个头，比如世界上最大的帝王蝉，这种蝉成虫后体长可以达到7厘米；另一种栖息在南亚地区的大型蝉，它的翼展达到18厘米。
　　尽管地球上的蝉存在许多种类，但是所有蝉的幼虫都是生活在土里的，它们通常会在土里待上几年，比如有些蝉会待3年，然后就破土而出；有些蝉会待5年，最后破土而出。那么蝉的幼虫在土里如何生存呢？首先蝉的幼虫并不食腐，它专门吸食植物根部的汁液。研究发现，蝉从幼虫开始就获得了一双强壮的开掘前足。
　　这双前足能帮助蝉在土里挖掘出一条通道通往植物的根部，然后再用刺吸式口器吸取植物根部的汁液。因此当大量蝉的幼虫出现时，许多植物的生长都会受到影响，有些甚至会出现枯萎致死的现象。幼虫的羽化通常发生在六月末，刚羽化完的蝉呈现浅绿色，看起来像是一块翡翠。但几乎所有的蝉寿命都很短，通常只有两个月左右。
　　成虫后，蝉爬上树干、树枝开始卖力地呼喊，似乎将蛰伏在地下几年的那股劲一次性都释放出来。至于为什么蝉要发出如此响亮的叫声，昆虫学家认为它是在为自己寻找配偶。蝉的交配基本发生在七月下旬之前，然后雌蝉在七月下旬就开始产卵，产卵期一直持续到八月中旬。值得注意的是，大多数蝉的破土周期都是质数，例如1、3、5、13、17。
　　从数学的角度来看，质数的因素只有1和它本身，因此选择这样的周期来破土能够避免和其他蝉类同时钻出地面，减少相互争夺领土和食物的情况发生。
　　什么是北美洲的＂17年蝉＂？
　　今年夏天美国出现的蝉也是＂质数蝉＂，而且是破土周期较长的＂17年蝉＂。这种蝉仅分布在北美洲地区，尤其是美国，目前已经发现了3种17年蝉。17年蝉和其他多年蝉一样都要经历从虫卵到幼虫再到成虫的阶段，不同的是17年蝉的这一历程的周期比其他种类的蝉要长很多。但美国网友对这些蝉类也存在一个疑惑的地方，他们每年夏天都能听到这些蝉的出现，这是为什么呢？
　　原因其实不难理解，虽然17年蝉的破土周期是17年，但是美国存在3种不同的17年蝉，它们破土的年份不同，有的是在17年前就破土了，因此今年刚好又是一个新的周期。而有的种类可能在15年前就破土了，这意味着它的下一次破土还要再等两年。再加上美国还存在13年蝉以及其他周期的蝉，使得美国每年夏天都会出现蝉鸣。
　　除了17年蝉之外，美国本土还有一种＂13年蝉＂，根据考察＂13年蝉＂在自然界中有4个种类。其实不只是在北美洲，这种现象在亚洲也普遍存在，以我国为例，每年夏天我们都能听到蝉鸣，而且天气越热，蝉鸣的声音就越响。
　　为什么长周期的蝉会在北美洲出现？
　　长期以来，昆虫学家都在研究长周期性的蝉是如何形成周期机制的，目前学术界存在两种假说。第一种假说认为蝉的周期性机制与第四纪冰河时期有关。这一冰河时期大约始于距今200万~300万年前，在大约1万~2万年前结束。冰河期刚开始的时候，许多物种由于无法适应全球性的气候变化而逐渐被淘汰。
　　根据考古研究发现，蝉的祖先在第四纪冰河期之前就已经出现了，由于它们长期都蛰伏在地下，因此并不像其他物种那样受到气候变化的巨大影响。但大概到了180万年前，蝉的祖先发现夏天已经开始变得异常寒冷，而且这种寒冷通常持续几年甚至是十几年，于是它们选择继续在地下蛰伏，等到它们察觉到地面出现了气候变化后，再做破土而出的准备。
　　周期性蝉的发展其实是自然选择的结果，也是蝉主动适应气候变化的结果。经过长期的演化后，北美洲地区的蝉形成了多个不同的分支，有些是以13年为周期的蝉，有些是以17年为周期的蝉。那么为什么不会出现＂14年蝉＂或者＂20年蝉＂呢？
　　该假说认为17年或13年是蝉在过去经过长期演化形成的稳定机制，它们并没有发现14年或20年的周期地球会出现温暖的夏天，所以并没有选择在这些周期中破土。但这也是该假说的弱点，除了笼统地将原因归结为自然选择之外，无法给出更具体更详细的回答。第二种观点认为周期性蝉是为了躲避天敌而选择在地下蛰伏更长的时间。
　　在自然界的食物链中，蝉处于底端位置，它是许多动物的食物，例如哺乳类动物、爬行类动物、鸟类等。如果蝉的周期性是一年或者两年，那么这意味着在蝉出现的地方，那些以蝉为食的动物能得到比较固定的时间来补充粮食。长此以往，这种情况导致的后果是蝉的天敌越来越多，直接威胁到蝉的生存。
　　也可能是因为蝉在早期经历过这样的事情，导致它们主动选择在地下蛰伏更长的时间，这么做一方面是保全自己的性命，另一方面让天敌无法获得充足的食物，从客观上降低了天敌的种群数量。实际上等到蝉破土而出后，它的天敌种群又会繁盛起来，等到蝉逐渐消失后，天敌种群又会衰落，这已经形成了动态平衡。
　　为了减少蝉的数量，美国人竟然也吃起来了
　　根据美国昆虫学家的预测，今年将会有数十亿只17年蝉破土而出，这将对美国本土的农作物和自然植物造成巨大的威胁。那么有什么方法解决这一问题呢？如果这样的问题出现在中国，网友们第一个提出的建议就是以各种做法把蝉做成一道美食，然后吃下去。令人意外的是，美国人也做出了同样的选择，一部分地区的人热衷于吃蝉，而且吃的花样也很多。
　　从六月初开始，美国东部和中西部部分地区就出现了大量的蝉群，这给不少美食达人展现厨艺的机会。来自马里兰大学的昆虫学家迈克尔·洛浦和宝拉·什鲁斯伯里用蝉来点缀巧克力曲奇，他们希望通过这种方式来告诉民众蝉是如何从地里钻出来的。在美国弗吉尼亚州，有厨师从蝉的身上取下肉，然后用蝉肉来制作玉米饼，这种食物在当地颇受欢迎。
　　在美国华盛顿，一位厨师亲自到户外捕捉蝉，然后将蝉经过一系列处理后下锅进行大火炒制，最后做成蝉肉寿司。蝉的做法，只有你想不到，没有你做不到的。
　　在中国文化中，蝉有哪些象征意义？
　　蝉在中国很难泛滥起来，但它自古以来就是一种被赋予了多种象征意义的昆虫。首先，蝉被认为是重生的象征。蝉由于在地下蛰伏的时间很长，而破土而出后的寿命只有一个夏天，因此古人认为蝉身上体现出对生命的渴望以及对信念的奋不顾身。因此在古代葬礼中，家境较好的人家会在逝者口中放入一只玉蝉，寓意逝者的精神不死。
　　其次，蝉还象征着高洁、清高的品行。史记里曾记载了这样一句话：＂蝉蜕于污秽，以浮游尘埃之外。＂大概意思就是蝉一生大多数时间都在污秽的泥土中度过，一旦破土后就攀上枝头远离污土，和莲花的出淤泥而不染有异曲同工之妙。