如果说有什么动物是从地球的肚子里诞生的,那莫过于周期性的蝉了。
这种令人难以置信的昆虫的同步集体“诞生”是自然界最大的未解之谜之一。
在北美,幼年蝉的巢穴,称为若虫,在地下土壤中悄悄发育,通过树根吸取汁液。
附着在这条“脐带”上的带翅膀的虫子可以花费长达十三或十七年的时间来发育(取决于物种),然后才最终进入上面的世界。
更奇怪的是,同一个地区的每个个体几乎在同一时间“出生”,像婴儿一样“尖叫”——不是为了他们的母亲,而是为了潜在的伴侣。
2020年蝉数超过100万只17年后,在弗吉尼亚州西南部、北卡罗来纳州部分地区和西弗吉尼亚州,造成了不和谐的声音。
几个月后,一切再次归于沉寂。 这些昆虫已经交配并死亡,下一代已经在地下发育,直到 2037 年才会出现。
尽管事实上周期性蝉(属魔法蝉) 属于其中进化和生态学中研究最多的昆虫,没有人知道他们如何或为何这样做。
土壤温度和若虫从树根获取的养分可以为它们提供季节变化的线索,但这仅与地下一年有关。 他们怎样数到17?
“完全不清楚它们的周期生命周期是如何控制的,”写了动物学家 Teiji Sota 在 2022 年发表的一篇关于期刊蝉的论文中。
没有其他动物有如此长、固定、同步的生命周期,其中大量繁殖,而且一生只进行一次。
那么蝉为什么会这样呢?
一种主要理论是,蝉的极端生命周期有助于减少捕食。 由于其生命中高达 99.5% 的时间都以若虫的身份在地下度过,因此手无寸铁且笨拙的成虫避免将自己暴露在爬行动物、鸟类以及小型和大型哺乳动物等捕食者面前。
在这种情况下,如果所有昆虫都在同一时间出现,那么寻找配偶会更容易、更安全。
但魔法蝉不是唯一的蝉面临掠食者的风险,那么为什么他们的生活方式如此罕见呢?
一些科学家认为温度可能发挥关键作用。
在寒冷环境下,模型展示“幼年期极长导致成年密度极低,限制了交配机会并有利于同步羽化的进化”。
也许蝉的生活方式是寒冷时期的进化残余。
随着全球变暖,科学家们有些蝉的出现比平常早四年。
但这就是整个谜团真正令人好奇的地方。 巢穴的生命周期是可以调整的。
成年变态魔法蝉,其中有七种,是灵活的四年。
这意味着成虫往往在 4 月下旬至 6 月初出现,年龄为 9、13、17 或 21 岁,具体取决于物种。 但一窝孩子怎么知道什么时候该早点叫呢? 还是想再冷静一会儿?
也许他们达到了临界体重或发育里程碑,将他们带入成年。
或者也许它们有某种 4 年生物钟,可以定期重新评估生物的发育状态。
索塔认为这是所有这些因素的综合作用。
“本质上,”他写了,“成人出现(变态)的时间被认为是由内部时钟、遗传决定的生长速度和临界体重的相互作用决定的。”
需要更多的基因组研究来支持这一假设,但根据最近的进展,索塔认为魔法蝉将在未来十年得到解决。