今年，美国东部会迎来一波蝉的超级大爆发，据估计会有上万亿只蝉在短期内集体出土。许多媒体报道说这是二百年一遇的罕见奇观，新闻一出，评论区炸出一大波爱吃的山东人：

那本次即将席卷美国的蝉到底有什么特殊之处？可以油炸吃吗？另外，为什么隔一段时间就会再次爆发呢？今天我们就来一起聊一聊～

这次美国引发关注的蝉，

到底有什么不同？

通常来说，一只蝉的寿命是二到五年。它们在树枝上产卵，新生若虫钻到地下吃树根的汁水。有的两年就会钻出来重新繁殖，有的要等三四年或者更久。不过，每年都会有一批新的蝉出土，所以年年都能听到蝉鸣。

刚羽化的蝉

不过在北美有几种特殊的蝉，和普通蝉不一样，它们统称“周期蝉”，也就是本次美国引发关注的蝉。它的不同之处主要有两点：

第一，它们在地里待的时间，特别长，有的 13 年，有的 17 年。

第二，它们不是随机出土，而是扎堆出土，一次特别多。比如说某座城市可能今年迎来了一次周期蝉爆发，那明年就没有了，后年也没有，要等 17 年，才能有下一次爆发。

不过，不同的地区之间就不一定同步了，所以北美其实大部分年份里都有周期蝉出现，但每次只在一定的范围里爆发，有的年份范围大，有的年份范围小。每年的周期蝉会集中在 1~2 星期内出土，出土后还能活不到一个月，所以每次爆发全程不超过一个半月。

因为周期蝉的扎堆特性，爆发经常会特别严重，铺天盖地。当然也有些地方的蝉陷入衰退，到了周期也看不出来啥。

有两巢历史上有记录的周期蝉群如今已经消失了，也有些理论上应该存在的周期现实中从未观察到，可能是它们极度隐蔽，或者在更久之前就灭绝了。十七年蝉理论上排满应该有 17 巢，实际上现在只有 12 巢；十三年蝉理论上应该有 13 巢，实际上现在只剩 3 巢。

顺便说，周期蝉的同步也不是完美的，总有个别的蝉会记错时间。有趣的是，17 年蝉最常见的错误是提前 4 年，而 13 年蝉最常见的错误是延后 4 年。

周期蝉。图片来源：University of Connecticut

为什么周期蝉喜欢扎堆出现？

最经典的理论认为，这是为了有效地避免被捕食。蝉没有毒，没有尖刺，飞得也不快，面对捕食者基本上没有什么抵抗力。其他昆虫好歹还可以躲一下，但蝉依靠叫声吸引另一半，叫声可是谁都听得见。

那就只剩下了一种策略，就是靠数量淹没捕食者：只要我生得够多，你就吃不完。

但这策略并不是一味追求数量，因为捕食者也能生。设想一下，你这次生了一万只，被一百只鸟吃了。下次不惜血本生了两万只，人家鸟也增加到了两百只，这样下去没个完。

所以这个策略的关键其实是制造出数量的巨大波动，平时数量少，关键时刻突然多起来。这样，捕食者的数量平日就上不去，关键时刻也吃不完了。这一点上蝉有很大的先天优势，因为蝉生命里大部分时候都是在土里的，捕食者够不着，集中在夏天突然出土，就能打捕食者一个措手不及。

这个方案应该说很成功，凡是夏天被蝉吵过的都懂。不过，它并不完美。有些捕食者比如节肢动物，季节过了可以休眠或者死掉。另一些捕食者比如鸟类，对食物的需求也不是恒定的，只要选择在蝉季节育雏，就能有效利用蝉资源。总之，捕食者有一定的跟上波动的能力。

要想进一步改良方案，那就要让数量波动变得更难跟随。一种常见思路是，不但制造出季节波动，还制造出年和年之间的波动。大年吃饱了的鸟在小年纷纷饿死，那下一个大年就没有那么多鸟来吃蝉了。有一些果树采用的就是这种 2.0 版方案，大小年交替。

不过自然界里很少有捕食者是专门吃一种猎物的。如果捕食者在小年的时候找到了其他食物来源呢？如果另一种猎物的大小年正好和你相反呢？

针对这个问题出现了 3.0 版的方案：把周期延长。十年一度的大年，就远比两年一度的大年更加安全。实际上，人类在印度发现了一种四年周期的蝉，俗称世界杯蝉，因为爆发年和世界杯正好重合。

即便是这个方案依然有一个最后的弱点，那就是被其他周期巧合撞上。倘若一种蝉的周期是 12 年，那么周期为 2、3、4、6 的其他捕食者都能准时和它重合。这里素数（13 和 17都是比较大的素数）的优点终于出现了：它的因子只有 1 和自己，把和其他周期重叠的概率降到了最低。4.0 版方案不但让蝉同步大年，每个大年相隔许久，而且周期是素数。

这个解释是最经典的，不过它只是解释之一。近年来另一种解释逐渐变得更加流行，那就是这一策略可以阻止不同巢之间杂交。当然，这些解释之间并不矛盾，而是互相补充互相强化的。

新的解释认为，超长生命周期最初起源的时候除了逃避捕食者，还有更加重要作用，比如在恶劣环境下积累营养物，实际上北美的周期蝉可能就是在冰川刚刚退去时起源的。

大部分蝉的生命周期都很短，所以遗传上超长周期的蝉其实很难维持，很容易被普通蝉的基因稀释。那些弄错了时间的蝉里，或许有些就是稀释的产物。因此，选择素数大周期的物种被留下，每次出土面对的都是不同的蝉群，就不容易被同一群外来基因反复渗透而改变周期了。

如今任何两群周期蝉的双巢年都是 221 年一遇的罕见事件，正是这种选择导致的结果。

两百年一遇大爆发，

又是怎么回事？

前文提到，十七年蝉理论上排满应该有 17 巢，现在实际上只有 12 巢；十三年蝉理论上拉满应该有 13 巢，实际上现在只剩 3 巢。

这是美国农业部林业局的地图，逐县显示了美国周期性蝉窝的位置，以及它们下一次出现的时间

17 年蝉内部和 13 年蝉内部是不会撞排期的——实际上如果撞了就会一直撞下去，那就会被归属为同一巢了。但 17 年蝉和 13 年蝉之间会撞。17 和 13 都是素数，最小公倍数是二者相乘的 221，所以任何两巢相撞就是 221 年一遇。2024 年，就是这样一个双巢年。

双巢年这件事情没有听起来那么厉害，毕竟人家巢数很多。假如周期蝉按照理论上的排期拉满，那应该每年都是双巢年；就算很多巢已经消失了，现存的巢也有 36 种组合方式，平均下来也是六年一遇，不算很罕见。不过此刻我们正好处在一段“荒年”里，上一次发生这种事情是 2015 年，下一次就要等到 2037 年了。

但是，2024 年在所有 36 种双巢年里，又属于非常厉害的一级，这主要是因为这一波巢的规模大。13 年蝉这边排到了第十九号巢，这一巢分布范围特别广泛，论面积差不多是所有周期蝉中第一。而 17 年蝉那边排到了第十三号巢，这一巢虽然分布范围比较狭窄，但向来以数量超多而闻名。“两大强巢伺候同一年”，“福气”自然是不小。

此外，今年还有一件主要是生物学家感兴趣的事情发生。周期蝉并非一个物种，而是共计七个物种，同一巢蝉往往包括了好几个不同的种。2024 年这次双巢年，七个物种全部到齐。这本身不是非常罕见，但和两大巢同步爆发一起出现，也算是很有趣且有利科研的事情。

不过，19 号和 13 号这两巢的分布范围大体上是不重合的，只有伊利诺伊州的一条狭长带里可以同时见到两者。因为这里是两巢的边缘地区，所以大概也不会出现什么超级恐怖的双重蝉灾，不过科学家可以趁机观察两巢之间是否有杂交或者其他的相互影响。

遇到双巢年需要担心吗？

先说答案：不用过于担心。

首先，所有的 13 年和 17 年蝉都生活在北美（主要是美国，加拿大有极少量分布），生活在其他地方的人当然不必担心。

爆发地点的周期蝉数量极多，叫声吵闹，扑面而来也挺烦人，但也仅此而已。周期蝉没有毒也不会咬人，实际上还可以吃，推荐在凌晨去抓知了猴（抓完尽快水煮不然它就会蜕皮）。蜕皮后味道就不行了，雄性几乎没有肉，雌性也太干硬。

蝉蜕下的空壳。图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷

周期蝉爆发会对当地生态有一定影响，不过不算很大。蝉不咬叶子只吸树汁，会导致树生长放慢但几乎不会致死。产卵时雌蝉会割开一小段树皮，产卵太集中的话偶尔对幼年树有严重伤害。此外爆发时捕食者忙于吃蝉顾不上别的食物，所以这期间毛虫之类的其他被捕食者对树的伤害也会更大一些。

另外有趣的一点是周期蝉会干扰树的周期。橡树也是典型的有大小年的生物，每隔两三年批量产出一大波橡子来淹没捕食者。周期蝉爆发时大量蝉吸取树汁会破坏橡树的营养储备，所以通常橡树的计时会被周期蝉重置，无论之前数到了第几年，都会在爆发后经历两个小年。

作者丨范岗 科普创作者

审核丨卢平 中国科学院动物研究所研究员

来源: 科普中国新媒体

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