“周期蝉”之谜

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  2016年,昆虫学家和爱好者期待着一个特殊且笃定的时刻:深度为8英寸(20.32厘米)的土壤,连续四晚温度达到17摄氏度—很快,这一刻随着初夏来临。
  一夜之间,异乎寻常的躁动充斥了北美。从纽约州、宾夕法尼亚、马里兰,到西弗吉尼亚和俄亥俄等地区,大批蝉破土而出,密度达到每英亩150万只。每一铲铁锹都能挖出数百枚蝉蛹,每一棵树上都攀附着数百只振翅鸣叫的蝉。那是一种压倒性的、不容置疑的声势。

生命之歌


  今天,全世界范围内有超过3000种蝉。随着研究的不断深入,这一数字每年都在增加。除南极洲外,这种渺小的昆虫遍布地球上的所有大陆。其中,2016年在北美大量暴发的,是一种遵循着某种特定生命周期的蝉,它们上一次集中出现是在17年前的1999年,人们将之与另一种生命周期为13年的蝉共同命名为“周期蝉”。
  周期蝉只存在于北美大陆,生命里的绝大多数时光都蛰伏于地下。一朝破土,即进入生命最后一个月的死亡倒计时,遂疯狂繁殖,而后决绝死去。
  破土后,刚褪去若虫旧皮的幼蝉有一对红色复眼,周身黝黑,背上长着一对金色薄翼。只需要5天,幼蝉迅速成熟,身体变大转褐色,翅膀变长。一场生命之歌的演奏会准备就绪。
  每只雄性蝉都将高声发出80分贝至100分贝的交配鸣叫声,相当于运转着的汽车发动机或剪草机的噪声。一时间,这些数量达到百万之巨的17年蝉疯狂交配、产卵、鸣叫,仿佛一艘装载着巨大引擎的外星飞船不断逼近地球—它们从1999年就开始等待这一刻。
  但大量周期蝉的暴发给当地居民的生活带来很大不便,人们甚至在出门时需要打起伞来遮蔽这些小昆虫。葱绿的草坪上全是密密麻麻的蝉蜕,踏在上面就像踩上了影院散场时一地的爆米花。对于密集恐惧症患者甚至普通人来说,这样的场面难免引发生理不适。
  美国蝉分类学实验室创始人克里斯·西蒙博士,接到市民的求助电话,后者寻求快速清除蝉的方法。但西蒙博士对此很不满意:“太荒唐了,它们每17年才不过带给人们两周的不便。”要知道,对于昆虫爱好者来说,这可是17年等一回的好运气。

超量满足


  时间倒退回1999年,这批新蝉还是刚刚孵化而出的幼虫,刚开始样子像瘦弱的白蚁,但很快就长得白胖。它通常从较小的草根开始,一直摸索到其宿主树的根部,一头钻入地下,靠吸食树根汁液存活。地下的生活既黑暗又温暖,既安全又孤独,唯一的问题是,太久了—即便在人类的生命尺度上也堪称漫长,更何况是昆虫!

  数量多到让掠食者敞开肚子也吃不完,于是剩下的蝉就能够获得生存下去的机会。

  确切的时间早已写在基因里。不同种类的周期蝉都在体内安装了走时准确的生物钟,最长可达17年,使其成为昆虫界最长寿的物种。关于17年蝉最早的记录可以追溯到1633年,有人描述了一种产自北美的蝉,周期极长。但直到18世纪初,美国昆虫学家才最终确定了这种蝉的周期:17年。一百多年后,又有一种周期为13年的蝉被发现。科学家才正式将这两种拥有漫长周期的蝉,命名为“周期蝉”。今天,在耶鲁大学皮博迪自然历史博物馆还保存着1843年的17年蝉标本,是所有博物馆藏品中最古老的。
  永远不要小看长者的智慧,即便是一只小昆虫。今天人们普遍认为,周期蝉的周期性是一种长期进化形成的生存策略,目的也很简单:活下去。蝉的天敌很多,作为一只小小的昆虫,不仅是几乎所有食虫鸟的盘中餐,甚至也包括人类—美国卡尔顿大饭店在2016年特别制作了一道“蝉菜”,把蝉裹上面粉用橄榄油炸,再配以白酒和葱等调味,颇受欢迎。
  大多数物种躲避天敌的方式,不外乎伪装、躲避或干脆把自己变得难以下咽。但“好吃的”周期蝉不走寻常路,它们的策略是“超量满足”,在短短两周内大量暴发,数量多到让掠食者敞开肚子也吃不完,于是剩下的蝉就能够获得生存下去的机会。牺牲一些蝉的生命,換得整个物种存续的机会,这种“敢死队”式的生存策略,悲壮而决绝。
大量周期蝉暴发后草坪上全是密密麻麻的蝉蜕,对于密集恐惧症患者甚至普通人来说,这样的场面难免引发生理不适

  周期蝉的另一个谜团是13与17的“质数之谜”,这两个数字都只能被其自身和1整除—如果人们不想用“巧合”这种偷懒的借口来解释的话,这一事实确实困扰了科学家很多年。
  直到1977年,古生物学家史蒂芬·杰·古尔德提出了一种假说,周期蝉独特的质数生命周期,是为了避开有着偶数年生长周期且生活史较短的掠食者。例如,倘若有一种8年蝉,那么它将遭遇的是所有生长周期为2年、4年、8年的掠食者。对于17年蝉来说,即便在大暴发的年份里,使掠食者获得了超量满足、种群扩张,但在此后的16年间还是会由于食物不足慢慢回落到正常水平。除非天敌每年都繁殖,或恰好17年繁殖一代,否则周期蝉的暴发几乎不会成为天敌种群扩张的助力。

迷幻蝉生


  数以亿万计的蝉慷慨赴死,让每一个活下来的蝉都明白生命之不可辜负。
  据统计,北美有2%~5%的周期蝉在钻入地底前已沾染蝉团孢霉,并在破土时逐步侵入腹部。真菌在蝉的肚腹内快速滋长,导致蝉身体膨胀甚至会断开成两截,露出白色粉末般的孢子散播到空气与泥土中。研究人员称之为“会飞的死亡盐罐”。即便如此,感染蝉团孢霉的蝉仍然具有生命活力,并不妨碍其持续疯狂交配,产下后代。
  2016年5月,西弗吉尼亚大学真菌专家Matt Kasson搜集了150只不幸感染的周期蝉,检验当中的化学成分,终于对这种“丧尸霉”有了更多了解。他们在感染蝉团孢霉的标本中发现大量迷幻蘑菇的主要迷幻剂成分“裸盖菇素”。这是学界第一次在迷幻蘑菇以外的真菌中发现裸盖菇素,而蝉团孢霉与迷幻蘑菇的共同祖先要追溯至9亿年前。换言之,蝉团孢霉在蝉体内开了一间迷幻剂生产工厂。
  这是一群嗑了迷幻剂的蝉,食欲不振,却性欲不减。在死亡也不能战胜的青春里,它们依靠幻觉交配到生命的最后一刻;没来由地兴奋,却也难免在生命尽头令人感伤。
  周期蝉的生命既野蛮又智慧,既疯狂又精确,既孤独又喧嚣,它们奇特的生存方式令生物学家们着迷了数十年。直至今日,仍存在很多未解之谜。比如,人们尚不确定周期蝉的产生是否与古代的冰川气候存在一定联系?为什么会有少量周期蝉提前或推迟4年破土?这是否与若虫的地下生存资源竞争有关?没有什么是理所当然的,每一个进化至今的物种都经过深思熟虑。
  而另一个叫人难以置信的事实是:这样一个数量庞大的种群正在减少甚至灭绝。原因与土地开发有关。城市扩张,水泥铺地,若虫钻不到地下,生命孵化的路径被阻断。例如,1945年至1979年,美国康涅狄格州蝉的数量减少了5%,大部分是开发州际公路系统的结果。
  周期蝉之谜,是生命之谜。这份惊叹与不解,是造物主的礼物。它让人类在某一片刻,将目光从公路、电视和促销传单上移开,投向柔软的泥土深处,探寻一种更为神秘、幽深的乐趣。
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