在地下花了17年的時間之後，今年春天將出現數万億的蟬，用令人毛骨悚然的皮膚吱吱作響的交配歌曲和垃圾樹幹。
很奇怪育x，眾所周知，這種巨大的蟬湧入，在土壤下方將近二十年後，以某種方式設法出現了所有人。甚至很奇怪的是，蟬可以使用數學來保護自己免受捕食者的侵害 - 大多數掠食者。不管這些蟬做什麼，它們仍然容易受到真菌的影響，使它們變成殭屍的屁股。
如果這看起來很多，那麼……是。事實證明，蟬的出現期望這是一個故事，包括進化論，數學和一些嚴重的寄生蟲。
蟬有許多種類，所有物種都有生命週期，部分發生在地下和部分地上。每年有些物種出現，另一些物種每隔幾年就會出現。但是，有七種真實的怪異物種：週期性的蟬，所有這些都有13年或17年的出現模式。這些期刊的蟬是昆蟲學家和數學家的備受喜愛的物種，因為13和17都是素數，這可能並非偶然。
錯誤數學
期刊蟬根據羅馬數字標記為育雛，基於它們出現的位置以及其生命週期的時間。一些發生在相對較小的地區。例如，Brood I每17年在弗吉尼亞州和西弗吉尼亞州出來。
不過，育雛將在今年出現，這是一個大事。育雛X，也被稱為“大東方育雛”，最後一次出現在2004年。這個育雛的成員居住在哥倫比亞特區和15個州：特拉華州，喬治亞州，伊利諾伊州，印第安納州，肯塔基州，肯塔基州，馬里蘭州，密歇根州，新澤西州，新澤西州，新澤西州，新澤西州，紐約，紐約，北卡羅來納州，北卡羅來納州，俄亥俄州，賓夕法尼亞州，弗吉尼亞州，弗吉尼亞州，弗吉尼亞州。
週期性的CICADA生命週期始於樹木。父母在樹枝上產卵。懷俄明大學的昆蟲學家和博士生喬·鮑倫格（Joe Ballenger）說，年輕的孵化場是“那種突擊隊，挖掘到根源”。在那裡，他們以樹汁為食，“直到基本上它們年紀大到足以開車。”
Ballenger告訴Live Science，奇怪的是，育雛以不同的速度發展。如果一個人十年後要挖到蟬若蟲，他們會發現各種大小和不同發展階段的若蟲。但是，到第16年，所有蟬若蟲都將處於同一階段。不知何故，最快的開發人員知道要等待，也是最慢的追趕者。
在第17年，事情變得令人興奮。當土壤溫暖到64度華氏度（17.8攝氏度）時，蟬從地球上挖出來，蛻皮，然後在周圍捕獲，尋找伴侶。結果是壯觀的：摩託的甲殼粘在所有物體上，充滿空氣的尖叫聲，笨拙地飛行的蟲子直接奔向無辜的路人。小時候，鮑倫格（Ballenger）曾經看到一隻被獅子覆蓋的鹿，只是因為昆蟲無處不在，對它們棲息的地方並不特別挑剔。
立即出現的大量蟬數量是保護性的。這是一種稱為掠食者飽食的策略。基本上，鳥類和其他掠食者可以根據需要圍巾圍巾，這並不重要。有很多東西，以至於昆蟲仍然能夠大量繁殖。
長時間的複發間隔也可能阻礙捕食者。例如，野外最古老的知更鳥通常約為5或6歲。這意味著羅賓奶奶可能會重新征服她的孫子，這是17年的蟬出現，但這些孫子可能會活著而死而不會看到這樣的盛宴。
換句話說，蟬的意外收穫是如此罕見，以至於羅賓斯無法真正進化來利用它們。其他掠食者也是如此，包括一些捕獲蟬，癱瘓並產卵的掠食性黃蜂。 Ballenger告訴Live Science，黃蜂只會產生這麼多雞蛋，而蟬的出現非常不尋常，以至於黃蜂不能簡單地進化來產生更多的雞蛋。
但是，西卡達（Cicada）出現的13年和17年的複發可能是一個更加精心的戰略。 13和17都是質數，這意味著它們只能由1及其本身排除。這意味著出現很少與較短間隔發生的捕食者種群週期重疊。例如，如果Cicadas每10年出現每10年就會出現一次，那麼他們很容易受到人口繁榮的捕食者的影響。如果他們每12年出來一次，那麼在一個，兩個，三，四，六或12年的周期中，任何捕食者都是美味的零食。不過十三年了嗎？只有一個和13個。在17年的周期中也是如此。
田納西州范德比爾特大學（Vanderbilt University）的生物學數學家格倫·韋伯（Glenn Webb）進行了數學建模，這表明如果期刊蟬不使用原始週期，它們會大幅下降或滅絕。在2001年的論文中 離散和連續的動力系統，，，，韋伯比較了10到18年的周期生存。 13年和17年的周期表現最佳，人口穩定。其他週期的選擇導致下降，10年，12年和18年的周期導致人口損失急劇損失甚至滅絕。
韋伯告訴《現場科學》，並不是每個人都同意這些模型是正確的，但是通過數學，每兩到三年發生的捕食者周期似乎對蟬生存產生了很大的影響。
他說：“這是一個爭議。” “而且我不知道何時會解決，因為進行實驗或收集數據並不容易。”
勝過人類，跌落到真菌
面臨的挑戰是，週期性的西卡達斯的長壽週期與人類科學家的生活不佳。大多數博士生在完成課程時已經在20多歲或30多歲的時候，許多人必須繼續在其他人的實驗室工作，作為博士後研究人員。一名熱愛蟬的昆蟲學家可能已經40歲了，他們在定期的蟬研究中建立自己的研究計劃。假設一位40歲的研究人員今年研究了他們的第一個育雛X。下次錯誤時，它們將是57歲，以便他們可以收集第二輪數據，然後……74歲的Drat，很可能退休。這不是在學術界出版或滲透模型中運作良好的時間表。
因此，鮑倫格說，許多蟬研究都是無資金的副項目。他說：“我們對它們不了解的事實造成了很多謎。”
因此，也許Cicadas使用質數來保護自己，或者也不能。但是，有一個捕食者絕對不會超過數學：一群名為Massospora的真菌。
Massospora確實令人毛骨悚然。早春從真菌感染了蟬，它們從土壤中挖出時，將孢子靜止。最初，被感染的蟬看起來很正常，但是真菌很快將其後端定居，將其變成眾多的孢子（因此是名稱）。西弗吉尼亞大學的博士後研究員布萊恩·洛維特（Brian Lovett）說，西卡達族人沒有死。取而代之的是，他們一直在四處走動，無論走到哪裡，都會掉下新的孢子。
洛維特告訴《現場科學》：“我們將在我們的實驗室中描述它們。”
真菌用一種稱為Cathinone的苯丙胺給感染的蟬劑量，也可以在Khat植物。這種化合物可能是真菌本身製造的（儘管研究人員不確定真菌是否會誘導蟬做物質），並且似乎使昆蟲保持足夠的警報，即使後端散發出來，也可以繼續搖擺。真菌對雄性蟬（它感染）也有奇怪的作用：雄性蟬開始像女性一樣飛行並呼籲伴侶，而是以一種表明他們接受多情男性的方式忽略了翅膀。
洛維特說：“由於身體的後半部分已經感染了孢子，而不是與蟬（接近的雄性）交配，並感染了真菌。”
洛維特說，真菌可能會產生一種更改這種女性行為的化合物。這也可能只是男性生殖器官瓦解的副作用，也使真菌受益。
Massospora不僅感染了周期性的蟬；他們也喜歡一年一度的蟬。這意味著它們不會被13年或17年的周期勸阻。洛維特說，這些巨大的蟬蟲是真菌的福音，大部分的cicada人口可能會在本賽季結束後感染。但是，捕食者的飽食仍然存在。在交配季節之前，孢子可能感染孢子的比孢子還要多得多，以至於總體蟬數量仍然很強。
洛維特（Lovett）和他的同事們正在研究遺傳測序的馬多斯（Masspora）物種，以了解它們的相關性以及他們如何與蟬宿主共同發展。他們還試圖弄清楚真菌是否以及如何產生苯丙胺以及雄性蟬的行為變化。因為真菌每年都會方便地感染蟬，所以調查這些問題更容易。另一方面，Brood X可能會在未來的情況下堅持其奧秘。
韋伯說：“我認為這個問題將從現在起100年後引起人們的關注。”
最初發表在現場科學上。
