“周期蝉”

这里即将同时出现一万亿只蝉,连起来能绕地球600多圈。亿点点吵,好在不咬人。

很快,大约一万亿只周期蝉将同时出现在美国的伊利诺伊州。它们长着黑色的身体、血红色的大眼睛和橙色的翅膀,将齐声发出刺耳的尖叫,宣告生命的大和谐。

一只成年周期蝉通常体长2.5~3.8厘米,如果按照每只仅2.5厘米计算,那么将一万亿只蝉首尾相连将长达2500万千米,相当于绕地球624圈。

吵闹的“数学家”
全世界共有超过3400种蝉,其中大部分种类会在每年夏季出现,因此被称为“一年蝉”(annual cicada)。然而,有9种蝉非常特殊,它们会以4、8、13或17年为生命周期地间隔出现,被称为“周期蝉”(periodical cicada)。

目前全球已知的周期蝉共有9种,其中7种生活在北美洲,均属于周期蝉属(Magicicada),它们是13年蝉和17年蝉;生活在斐济的是8年蝉,而生活在印度东北部的是4年蝉,与4年一届的世界杯同时出现,因此又名“世界杯蝉”(World Cup cicada)。

在美国,13年蝉和17年蝉分布在不同的区域:13年蝉一般分布在美国南部和中西部,而17年蝉主要分布在美国北部。地理区域的分隔加上不同步的漫长生命周期,使得这些周期蝉会以一群一群的形式在不同年份、不同时间出现。

根据周期蝉出现的年份,昆虫学家查尔斯·莱斯特·马拉特(Charles Lester Marlatt)在1907年用1(I)到30(XXX)的罗马数字,将这些蝉命名成了不同“窝”(brood)。每一窝周期蝉都可能由单一或不同物种组成,仅仅是因时间上同步而被划分为一类。例如,17年内最多会出现17窝不同的17年蝉,因此他将1893-1909年间出现的17年蝉依次编码为I到XVII;相应地,在1893-1905年间出现的13年蝉则被继续编码为XVIII至XXX。

不过,30窝只是北美理论上可能存在的周期蝉窝数。实际上,科学家并非在所有年份都观察到了相应的17年蝉或13年蝉。而且,某些窝的周期蝉甚至已经灭绝,例如编号为XXI和XI的周期蝉分别在19世纪70年代和20世纪50年代之后就不复存在。因此,北美目前实际上只有15窝周期蝉,其中12窝是17年蝉,剩下3窝是13年蝉。

由于13年蝉和17年蝉并非年年出现,因此就会出现某些年份只有一窝周期蝉,某些年份没有周期蝉,某些年份出现两窝周期蝉的现象。由于资源有限,同一地区通常只会有一种周期的周期蝉(13年蝉或17年蝉),窝与窝之间通常不太出现重合。因此,当两窝周期蝉同时出现时,它们之间一般隔着一段距离。

但今年较为特殊,编号为XIII的17年蝉和编号为XIX的13年蝉遇到了它们的最小公倍数:221年。这两窝蝉的地理位置都位于美国伊利诺伊州的中北部,十分相近,甚至在某些小片的树林中可能存在一定重叠(特别是在斯普林菲尔德市附近)。因此,虽然伊利诺伊州的居民不太会发现家门口蝉的数量变得格外多,但他们可能会发现,在某些特定的区域,哪儿哪儿都是蝉。伊利诺伊州居民上一次见到这样的景象还是1803年,而下一次就得是2245年了。

蝉实在是一种过于喧嚣的生物,声音可能超过90分贝,已经超出了美国职业安全与健康研究所(NIOSH)规定的噪声建议暴露限值(REL)——85分贝。不过,好在它们的寿命很短,通常只有几周时间。因此,只需忍耐一个多月,伊利诺伊州的居民就会感到周围喧嚣的蝉鸣渐渐变弱,取而代之的是满地的周期蝉尸体,以及难闻的腐烂气味。

科学家也对今年这两窝周期蝉同时出现的现象很感兴趣,由于地理区域上存在一定重叠,他们猜测两窝之间可能会出现“杂交”。此前的研究认为,当13年蝉和17年蝉杂交后,并不会出现“15年蝉”这样的物种,而是会根据占主导地位的基因,产生13年蝉或17年蝉。不过,这些蝉等到下一个生命周期时会产生怎样的后代,也许会有些变化。但如果它们的后代不再是13年蝉或17年蝉,它们就无法与“大部队”保持一致,这可能会使它们更容易被天敌吃掉,因此繁衍成一个全新周期的种群恐怕还需要很长的时间。

“数学家”的一生
周期蝉的若虫(nymph)生活在地下。在黑暗的环境中,它们用口器吸食树根中的鲜美汁液,从一只小蚂蚁的大小长到几厘米。每隔13或17年的春天,当气温渐渐回升,土壤中的温度达到十七八度时,它们便会开始向地面进发。因此,不同地区周期蝉出现的时间不尽相同。

通常,在气温较高的地区,周期蝉会较早出现,例如生活在美国南卡罗来纳州的周期蝉一般在4月下旬出现;而在较为凉爽的地区,它们则出现得较晚,例如密歇根州的周期蝉可能直到6月才会出现。

破土而出的周期蝉若虫会爬上一棵附近的植被,找到一个合适的位置开始蜕皮,然后进入成虫阶段。它们会花一周左右的时间,等待自己的外骨骼变硬,从白色变为黑色。这时,它们便为寻找伴侣做好了准备。

随后,雄性周期蝉聚集在高高的、阳光照射的树枝上,发出响亮的叫声,这里是它们的“相亲角”。雄性周期蝉并非独自求偶,而是作为一个合唱团向雌性发出邀请。它们会在附近飞来飞去,同时相互交替“歌唱”,等待雌性发出的回应:她们以特定的频率快速振动翅膀,发出不同频率的声音。雄性周期蝉目睹这一切,也听到雌性“爱的呼唤”,叫得更欢了。它慢慢靠近心仪的雌性,与之一起“情歌对唱”。它们唱啊,唱啊,直到完成交配。

交配后的雌性会在树枝上产卵,一只雌蝉最多可产下600枚卵。6~10周后,这些卵又会孵化出新的若虫。此时,它们的父母早已死去,它们只能靠自己生存。于是这些若虫纷纷从树枝上落下,潜入土壤深处,像它们的父母一样,等待下一个13年或17年后的破土而出。

被扰乱的“数学家”
为何周期蝉要采用如此奇怪的繁殖方式,它们又是如何精确控制破土而出的时间呢?

与其他种类的蝉相比,周期蝉的飞行能力更差。但是,它们的密度高得惊人,最高可达每平方米370只(想象一块地板砖上落满了370只蝉的场景)。这种同时出现大量个体的策略,使得这些物种从捕食者口中幸存下来的可能性大大增加。毕竟,它们的天敌无处不在,鸟类、蜘蛛、哺乳动物等都在虎视眈眈。周期蝉选择用庞大的数量填饱天敌的肚子,而它们短暂的寿命,以及每13年或17年才出现一次的漫长生命周期,又使得这些天敌来不及大量繁殖,因此在它们下一次破土而出时,天敌的数量不会有太大变化。

为了在黑暗的环境中记录时间,周期蝉也有特殊的技巧:它们能根据树木的生长周期判断时间的流逝。每年春季,当树木开始发芽和开花时,其木质部的氨基酸含量会短暂地增加。因此,当周期蝉若虫在地下吸食树根汁液时发现了这种变化,它们就会意识到,新的一年开始了。等到它们数到13次或17次,就会起身开始新的生命旅程。

虽然周期蝉大多数情况下会“如期而至”,但某些时候它们也可能因某些因素而“掉队”(straggling)。例如,科学家可以改变树木生长的节奏,让它在某一年发芽两次,周期蝉便会相应提前一年破土。此外,在非实验条件下,人们在2017年曾观察到,原本应该在2021年破土而出的编号为X的17年蝉提前4年破土而出,成为了13年蝉。一些人认为这可能与气候变化有关,但目前结论尚不明晰。

不过,气候变暖的确会影响周期蝉的周期,因为它们对温度十分敏感。也有一些人认为,大自然中之所以能演化出13年蝉,就是源于一场“气候冲击”。相比于17年蝉,13年蝉的形成要晚得多,因此部分科学家认为13年蝉的祖先可能就是17年蝉,只是因环境条件的突然改变才转为了13年蝉。另一些研究也表明,降水模式的改变可能影响蝉破土而出的时间。

此外,人类对土地的利用也可能改变它们的生命周期。因为周期蝉的栖息地是落叶林,这种环境为他们提供了充足的食物来源。如果一块栖息地不足0.5平方千米,它们可能就无法维系健康的种群。人类活动使得栖息地破碎化,可能会改变当地周期蝉的生活节奏,甚至让它们灭绝。

如果未来气候和环境进一步改变,这些“数学家”或许也将开始研究新课题。

奇石是大自然天地灵气造化的产物,它美在自然,妙在天成!,又岂止是审美价值?更有价值的应该是石文化的魅力!以历史眼光衡量,奇石早已以作为名门贵族传世收藏投资增值之用。奇石的形成全靠大自然鬼斧神工造化而成,如:风之蚀.水之磨.浪之琢.日日月月.岁岁年年,不知经历多少个千万年甚至上亿年才得创造出这,无声的诗,立体的画,神奇的造形,每一件永远都是孤品,物以稀为贵是古今中外永远不变的价值规律,它集天然性,稀缺性,不可再造性于一体,极为珍贵,世界上其实任何物品都很难同时达到以上条件。奇石从古代的皇族贵戚,士大夫到文人墨客,从近现代高官显宦世家大族到富商巨贾和社会名流,他们都热爱于收藏奇石,古语:山无石不奇.水无石不清.室无石不雅.园无石不秀,收藏奇石象征着一个人的文化品位和社会地位。赏玩奇石有修身养性之功效,胜于琴棋书画.种花养鸟之类,赏石品石是对人的耐心.毅力.静悟及心境的联想,古人曰:“石身人身.以石修身.石性人性.以石养性.石情人情.以石陶情”自然奇秀.朴实无华的奇石给人带来一种回归自然的宁静和超脱尘世的洒脱,颐养一份恬然的心态和悠远的情怀,修养一份平静又不失刚强的积极心境,能让人,养志.怡情.延寿,使生活充满无限的乐趣,近几年美国.台湾.日本.韩国.加拿大.意大利.德国等国家与中国奇石文化交流日益频繁是中国奇石文化走向国际化的表现。

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