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一生三样——四年潜伏,只为绚烂一个月
多数蝉的寿命约为3~5年
蝉在死亡前才会生活在树上
周期蝉的进化与气候变化有一定关系
……  ……
昆虫的变形过程给我们最大的启示是,生命中的蜕变必不可少,当我们拒绝蜕变时,在很多时候我们的生活会变得更加困难、更加危险。蜕变能使我们成长,让我们去除糟粕,重获新生。
——【美国】泰德·安德鲁斯《动物知道生命的答案》

 



一生三模样


我们平常所说的蝉,不过是活跃于人们视野中的蝉的一种形象而已。蝉和其他昆虫一样,一生中外部形态、内部器官和生活习性要历经几次改头换面、脱胎换骨,也就是变态。蝴蝶、蜜蜂、萤火虫等大多数昆虫一生要经过卵、幼虫、蛹、成虫四个时期,叫全变态或完全变态。然而,蝉的一生只变三次模样,没有蛹期,而且幼虫的形态和生活习性与成虫近似(不像毛毛虫与蝴蝶成虫那样有云泥之别),称为若虫,所以蝉属于渐变态或不完全变态。

  
蝉一般头年盛夏产卵,次年初夏孵化,卵期大约300天。常见的蚱蝉卵为椭圆棒状,像极细小的珍珠,乳白有光泽,长约2.5毫米。法国昆虫学家法布尔说:“我从放大镜里见过蝉卵的孵化。开始很像极小的鱼,眼睛大而黑,身体下面有一种鳍状物,由两个前腿连结而成。这种鳍有些运动力,能够帮助幼虫走出壳外,并且帮助它走出有纤维的树枝——这是比较困难的事情。”
 
产于寄主植物新生枝条内的越冬卵孵化后,若虫翻着筋斗或者随着枯枝掉落地上,这得益于雌蝉产卵时伤害了树枝的韧皮部,所以等到蝉卵孵化时,树枝也慢慢枯萎了。

柔软的米白色若虫艰难地从枯枝里钻出来,听从本能的召唤,朝着温暖向阳、土质疏松、靠近树根的地方爬去。它的身体太柔软、太虚弱,它害怕风吹日晒、雨淋霜冻,更不想成为其他动物的美食。因此,它用一对天赐的强壮开掘足拼命地挖掘泥土,以尽快的速度隐身地下。终于安全了,可以松一口气了,但它还要继续努力,把自己的最后一点能量用来开通到达树木根部的甬道,然后将尖利的口器刺入树根,拼命地吮吸树木的汁液,享受一生中的第一顿美餐。

在暗无天日的地下,复眼没什么用处,所以若虫起初仅有可以感光的单眼。它依靠发达的触角感知环境,吃饱喝足后慢条斯理地营造地下居室,在泥土中优哉游哉地生活。正如曹植《蝉赋》开篇所云:“唯夫蝉之清素兮,潜厥类乎太阴。”那清淡素净的鸣蝉,潜藏在黑暗的泥土之中。

若虫究竟要在地下隐居多久呢?不是几周、几个月,而是几年,甚至十几年。许多蝉的寿命为3~5年,那么这些蝉的若虫在地下就要隐居2~4年,这些蝉每年都会有一些羽化为成虫出现在人们的视野里。


某个夏天雨后的黄昏,在生物钟的催促和外界环境的刺激下,若虫意识到出土的时机到了:此时黄褐色的若虫已经充分发育,身体坚硬,翅芽发达,从头顶至后背中央形成了一条蜕皮线;而且外界温度升高有利于羽化后尽快晾干翅膀,同时也避免了阳光暴晒使翅膀开裂;此外,雨后的泥土变得柔软湿润,有利于摆脱大地的束缚。

若虫从容不迫地从穴居的土室中钻出来,它不再需要地下的安全屋,它渴望拥有蔚蓝的天空。它爬到高高的树枝上,开始“金蝉脱壳”——经过最后一次蜕皮脱去金灿灿的外骨骼。它丢掉一身旧衣裳(蝉蜕),洗心革面,焕然一新,羽化成成虫——它终于蜕变成了一只被世人喜闻乐见的真正的蝉!

虽然刚蜕皮时,蝉翼湿润而沉重,但在清风的抚弄和晨曦的沐浴下,用不了几个小时,等到翅膀晾干变硬后,它就可以飞向天空、飞向自由。“在盛阳之仲夏兮,始游豫乎芳林。”在阳光炎热的仲夏,开始在丛林中游乐。

点击观看蝉蜕皮羽化的过程▼ 

 



神秘周期蝉


蝉科中真正的“潜伏”高手是周期蝉。周期蝉仅仅生活在北美,包括17年蝉和13年蝉两类。周期蝉和其他蝉的显著区别是周期性集中蜕皮羽化。例如,2016年6月在美国俄亥俄州,一批蛰伏了17年的蝉破土而出,树林里红眼黑身的蝉密密麻麻。令人惊讶的是,在2016年前后多年,当地居民几乎没有见到过这种蝉的身影,更没有听到过这种蝉掀起的巨大声浪!原来,17年蝉在北美大约有20个大小不同的种群,但在同一个地区往往只有一个种群,因此,在同一地区同一种周期蝉要每过17年才有一次重见天日的机会。也就是说,假如想要再次感受俄亥俄州这种17年蝉的喧嚣,那就要等到2033年夏天。 

具有神秘色彩的周期蝉的生活周期为什么是质数(13或17)?

周期蝉为什么只在特定的年份集中爆发?

难道周期蝉真的是“数学帝”?


这些都激发了人们的好奇心。围绕着周期蝉的重重迷雾,博物学家、昆虫学家和进化生物学家进行了旷日持久的争论。
  
有人推测,这是在自然选择的作用下形成的,也许有利于逃避天敌的捕食。正如沙丁鱼群集以应对鲨鱼、金枪鱼等凶猛的捕食者一样,周期蝉通过同步群集蜕皮羽化也是应对麻雀、红头啄木鸟、黄嘴美洲鹃等捕食者的一个非凡策略。这种策略可以称为“捕食者饱和效应”:猎物数量过度,超过了捕食者的食物需求,从而一部分猎物得以逃逸并繁衍生息。与此同时,13和17真是周期蝉的幸运数字!德国马克斯·普朗克分子生理研究所曾建立一个数学模型,模型显示,生命周期为质数,确实可以帮助周期蝉巧妙地避开天敌的过度捕食,稳定地保存种群数量。

此外,也有人认为在遥远的过去,地球上曾出现过不规律的寒冷夏季,只有长时间潜藏在地下顺利躲避了恶劣气候的周期蝉有机会繁衍至今,于是它们就一直保留了这种遗传特性。日本研究者通过研究周期蝉的基因,揭示了气候变化与周期蝉的进化有一定的关系。也许,随着对周期蝉的深入研究,人们终将找到更有说服力的答案。
 


 


生命的礼赞


不论是普通蝉还是周期蝉,为了不辜负生命中唯一的夏天,羽化后的成虫都喜欢在大树上群集鸣叫,尽情歌颂和享受生命中最精彩的时光。一两个月后,寻觅到心仪配偶的成虫交尾,然后雄蝉率先走到生命的尽头,从枝头坠落,缄默无声地死去。雌蝉则要完成其终极使命,将卵产到精心挑选的树枝里,之后才会追随亡夫而去。蝉卵的孵化又将开启下一个生命周期。

 
蝉的若虫在黑暗的泥土中蛰伏多年,一朝破土而出,忍受巨大的痛苦,奇迹般蜕变,生四翼,遨游太清,居高枝,自由而鸣。这种生命周期的变化深得文人青睐。司马迁《史记·屈原贾生列传》云:“自疏濯淖污泥之中,蝉蜕于浊秽,以浮游尘埃之外,不获世之滋垢,皭然泥而不滓者也。”赞美屈原独自远离污泥浊水,像蝉蜕皮脱壳一样摆脱浊秽,羽化飞上青天,在尘埃之外浮游,不受浊世的玷辱,保持皎洁的品质,出污泥而不染。
 
蝉舍弃安全舒适习惯已久的地下生涯,不念过往,不畏将来,勇敢地追求自由的新生活。对此,法布尔同样赞颂有加:“四年黑暗中的苦工,一个月阳光下的享乐,这就是蝉的生活。我们不应当讨厌它那喧嚣的歌声,因为它掘土四年,现在才能够穿起漂亮的衣服,长起可与飞鸟匹敌的翅膀,沐浴在温暖的阳光中。什么样的钹声能响亮到足以歌颂它那得来不易的刹那欢愉呢?”
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