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科普:北美17年蝉知多少

2016年07月05日 10:32    作者:    来源:新华社    [纠错]

   新华社纽约6月28日电(记者袁悦李畅翔)17年,刚出生的婴儿可以成长为一位青年,奥运会至少可以举办4届,而人们可能想不到的是,这也是北美寿命最长的蝉的生命周期。

  2016年5月,在美国东部几个州,一批蛰伏17年的蝉苏醒后破土而出。在某些地区,时隔十几年突然出现大量的蝉,不失为一道奇景。

  今年这批重见天日的17年蝉是周期蝉的一种,而周期蝉是生活在北美的一类蝉的属名,其生命周期为13年或17年,时隔十几年突然出现是它们固有的生物现象。但为何是13或17年,还有待进一步的研究。

  一个月的寿命?这是误解

  许多人误以为,蝉的寿命只有一个月,它们会在几十天里从幼虫羽化成成虫,产卵、交配,然后死亡。实际上,蝉的一生中大部分时间以幼虫形态穴居在地下。例如,中国蝉的穴居时间为3至7年,法国蝉的生命周期大多是4年,在北美这个周期可以长达17年。也就是说,虽然在许多地区每年都能见到蝉,但“年年岁岁花相似,岁岁年年蝉不同”。

  “随着外界温度的升高,蝉的幼虫会意识到出土时机,”美国自然历史博物馆昆虫部专家路易斯·索金告诉新华社记者。

  蝉的出土一般发生在黄昏及夜间。这个时候,幼虫爬出地表,爬到树上,开始“金蝉脱壳”的过程。蜕皮片刻过后,蝉的翅膀就会变硬,开始飞行。

  在重见天日的时间里,蝉要干些什么?雄性此时需要用蝉鸣吸引雌性前来交配,交配后便等待死亡。雌蝉在交配过后开始在树枝上产卵,随后也迎来生命终结。雌蝉产下的卵在第二年才会孵出幼虫,钻入地下开始新一轮生命周期。

  北美独有的周期蝉

  “周期蝉这一属中有个7个物种,而且只分布在北美洲,从未在其他大洲发现过,”索金教授说。

  根据它们出现的年份,周期蝉被分为30个群。其中1号群到17号群是17年蝉,18号群到30号群是13年蝉。

  除去一些已灭绝的群,周期蝉只剩下15个群。今年破土的是17年蝉中的5号群,主要分布在美国东部的俄亥俄州、宾夕法尼亚州、西弗吉尼亚州、弗吉尼亚州,以及纽约州的长岛地区。

  “周期蝉的地域分布是从冰川时代就形成的,当时的冰川活动造就了他们今天的分布,”索金说。

  既然隔几年就有不同群种的周期蝉出没,那么如何区别它们是17年蝉还是13年蝉?

  索金介绍说,每一个群种的周期蝉身体部位的颜色、蝉鸣、DNA(脱氧核糖核酸)的组成都存在差别。科学家和爱好者通过常年观察,记录其中差别。现在每当收集到新的脱壳蝉的样本,根据体态特征,就可以对其分类作出判断。

  谜一样的质数年份

  为什么周期蝉的生命轮回周期呈13年或17年这样质数年份?这个现象引发了昆虫学家强烈的好奇;但直到现在,他们也没有归结出一个确切原因。

  “从进化的角度看,13和17年似乎是最佳的防范捕食者的时间。因为捕食者一般不会生存这么久来和周期蝉保持同步,”索金说。

  另一种理论是,13年或17年的进化周期可以很好地控制它们的天敌——以它们为食的鸟类数量。美国的一项研究发现,在17年蝉大批出现12年后,捕食它们的鸟类数量开始减少,最终在第17年、这批蝉再次出现的年份,以它们为食的鸟类数量降至最低。这一规律有助于周期蝉的生存繁衍。

  还有科学家推测,周期蝉之所以时隔如此之久才大规模出现一次,是为了防止不同种属之间的杂交。

  人类已经研究蝉几百年,但仍没能摸清这些小生命各种特征的来龙去脉。周期蝉的存在,为炎炎夏日的蝉鸣增添了一丝神秘色彩,也激发了我们进一步探究生物界的好奇心。

【责任编辑:王颖洁】

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