17年,剛出生的嬰兒可以成長為一位青年,奧運會至少可以舉辦4屆,而人們可能想不到的是,這也是北美壽命最長的蟬的生命周期。
2016年5月,在美國東部幾個州,一批蟄伏17年的蟬蘇醒后破土而出。在某些地區(qū),時隔十幾年突然出現(xiàn)大量的蟬,不失為一道奇景。
今年這批重見天日的17年蟬是周期蟬的一種,而周期蟬是生活在北美的一類蟬的屬名,其生命周期為13年或17年,時隔十幾年突然出現(xiàn)是它們固有的生物現(xiàn)象。但為何是13或17年,還有待進一步的研究。
一個月的壽命?這是誤解
許多人誤以為,蟬的壽命只有一個月,它們會在幾十天里從幼蟲羽化成成蟲,產卵、交配,然后死亡。實際上,蟬的一生中大部分時間以幼蟲形態(tài)穴居在地下。例如,中國蟬的穴居時間為3至7年,法國蟬的生命周期大多是4年,在北美這個周期可以長達17年。也就是說,雖然在許多地區(qū)每年都能見到蟬,但“年年歲歲花相似,歲歲年年蟬不同”。
“隨著外界溫度的升高,蟬的幼蟲會意識到出土時機,”美國自然歷史博物館昆蟲部專家路易斯·索金告訴新華社記者。
蟬的出土一般發(fā)生在黃昏及夜間。這個時候,幼蟲爬出地表,爬到樹上,開始“金蟬脫殼”的過程。蛻皮片刻過后,蟬的翅膀就會變硬,開始飛行。
在重見天日的時間里,蟬要干些什么?雄性此時需要用蟬鳴吸引雌性前來交配,交配后便等待死亡。雌蟬在交配過后開始在樹枝上產卵,隨后也迎來生命終結。雌蟬產下的卵在第二年才會孵出幼蟲,鉆入地下開始新一輪生命周期。
北美獨有的周期蟬
“周期蟬這一屬中有個7個物種,而且只分布在北美洲,從未在其他大洲發(fā)現(xiàn)過,”索金教授說。
根據(jù)它們出現(xiàn)的年份,周期蟬被分為30個群。其中1號群到17號群是17年蟬,18號群到30號群是13年蟬。
除去一些已滅絕的群,周期蟬只剩下15個群。今年破土的是17年蟬中的5號群,主要分布在美國東部的俄亥俄州、賓夕法尼亞州、西弗吉尼亞州、弗吉尼亞州,以及紐約州的長島地區(qū)。
“周期蟬的地域分布是從冰川時代就形成的,當時的冰川活動造就了他們今天的分布,”索金說。
既然隔幾年就有不同群種的周期蟬出沒,那么如何區(qū)別它們是17年蟬還是13年蟬?
索金介紹說,每一個群種的周期蟬身體部位的顏色、蟬鳴、DNA(脫氧核糖核酸)的組成都存在差別。科學家和愛好者通過常年觀察,記錄其中差別。現(xiàn)在每當收集到新的脫殼蟬的樣本,根據(jù)體態(tài)特征,就可以對其分類作出判斷。
謎一樣的質數(shù)年份
為什么周期蟬的生命輪回周期呈13年或17年這樣質數(shù)年份?這個現(xiàn)象引發(fā)了昆蟲學家強烈的好奇;但直到現(xiàn)在,他們也沒有歸結出一個確切原因。
“從進化的角度看,13和17年似乎是最佳的防范捕食者的時間。因為捕食者一般不會生存這么久來和周期蟬保持同步,”索金說。
另一種理論是,13年或17年的進化周期可以很好地控制它們的天敵——以它們?yōu)槭车镍B類數(shù)量。美國的一項研究發(fā)現(xiàn),在17年蟬大批出現(xiàn)12年后,捕食它們的鳥類數(shù)量開始減少,最終在第17年、這批蟬再次出現(xiàn)的年份,以它們?yōu)槭车镍B類數(shù)量降至最低。這一規(guī)律有助于周期蟬的生存繁衍。
還有科學家推測,周期蟬之所以時隔如此之久才大規(guī)模出現(xiàn)一次,是為了防止不同種屬之間的雜交。
人類已經研究蟬幾百年,但仍沒能摸清這些小生命各種特征的來龍去脈。周期蟬的存在,為炎炎夏日的蟬鳴增添了一絲神秘色彩,也激發(fā)了我們進一步探究生物界的好奇心。