蝉长期以来一直以吵闹、成群的害虫而闻名,它们遵循令人厌恶的特定时间表,聒噪不绝。
在美国,它们从一开始就声名狼藉,因为早期殖民者把这些刚发现的蝉误认为是蝗虫。那时的人们认为,瘟疫是蝗虫带来的,因此对蝗灾敬而远之。
秋蝉“它们被认为是圣经中的瘟疫,殖民者想尽办法杀死它们。”康涅狄格大学驻校助理教授约翰·库利说。这种印象是持久的:一群蝉仍然被称为瘟疫或者是一种不祥之兆。
一位有40多年对蝉研究工作经验的昆虫学家说,后来这种印象有所改变了,起码有一部分人改变了看法。“有些人吓坏了,”她说,“但是另一些人,他们带着他们的孩子走进树林里,去看蝉从壳里出来。他们认为这很神奇,令人惊叹。”
夏天的蝉现在,我们所知道的是,它们是令人着迷的怪异的“小可爱”,科学界的研究人员正在研究这些神奇生物,探究它们更多的秘密。
怪诞的周期数字
蝉一生的大部分时间都在地下度过。
它们需要数年时间才能发育成成年虫,然后才能出来唱歌、交配和产卵。对于近种蝉中的大多数来说,这种情形出现每两到五年发生一次,并且在不同的周期可能会有所不同。姑且把它们定义为“周期蝉”。
蝉以植物汁液为食在地下呆上13或17年,数以百万计的蝉会一起爬出地面。为了弄清楚这一切,生物学家根据它们的种类、位置以及它们出现的年份,将这些周期蝉归类为现有的15个“种群”之一。
一旦蝉真的出现了,绝对的数量可能是压倒性的。
一些人早上醒来后发现数百万只蝉覆盖在附近的草丛、树木和房屋上。当雄性蝉在阳光明媚的日子里齐声合唱时,它们会让你沉浸在来自四面八方的尖叫声中。“这是最不寻常的感觉,”库利说。“许多物种听起来很悦耳,但周期蝉就像喷气发动机或电锯。”仅在出现几周后,合唱团就随着蝉的声音消失了。它们只给捕食者留下卡路里,给土壤留下养分,给蛋留下注定要重复多年的周期。
刚脱壳的蝉但是,为什么蝉会以13年或17年的周期出现呢?科学家们议论纷纷,认为这种循环周期阻止了专门的捕食者涌现,错开猎食者的活跃期。蝉很容易成为猎物。库利说,它们并不难抓,而且“任何能抓到它们的东西都会吃掉它们。”当然,这只是一种假设,还有待进一步研究。
库利看到了这一假设的优点,但对此持怀疑态度。在数以千计的蝉种中,只有少数是周期性的。如果来自捕食者的压力足以让这些物种具有周期性,那么,为什么不是所有的蝉都是周期性的呢?
蝉肚子里的寄生菌再说,它们还有专门的捕食者--真菌。
僵尸蝉
近年来,研究人员发现了蝉和真菌之间特殊的、令人毛骨悚然的关系。
真菌感染蝉并劫持它们的身体。真菌甚至可以与蝉的生活史同步,一直休眠到蝉准备出苗。一旦活动,它们就会接管蝉身体的下半部分,同时以某种方式保持蝉的生命。被感染的蝉飞走了,传播孢子感染后代。
蝉,也叫“知了”一旦宿主被中和,它就是一个行走的僵尸,蝉成为行尸走肉。
但是,真菌寄生虫没有打算让蝉一直存活,而是诱使它的宿主向上爬行到森林地面并死亡。在没有任何阻碍的情况下,这种真菌生长出来,从土壤中长出蘑菇——所有这些都是从蝉的身体里长出来的。
尽管有这些野生寄生虫,蝉还远未灭绝。
说明一些蝉颠倒了剧本,驯化了它们的真菌寄生虫,而不是变成寄生虫的真菌花盆,少数种类与该寄生虫共生。真菌得到了一个家,很可能为蝉提供了必要的营养作为回报。这在世界各地的物种中都有发生,但起源仍是一个谜。
叶蝉也许是真菌决定放弃它的流浪寄生方式,觉得生活在一只蝉体内更舒适些。
无休止地适应
虽然周期蝉的窝很大,而且同步程度很高,但偶尔也会有一些“掉队的”提前出来。音乐派对也提前结束,这让科学家们好奇地想知道气候变化是否起到了作用。生物学家觉得,天气越暖和,蝉醒来的时间会相应加速。如果这些17年的落后者继续提早出现,他们可能会永久同步到13年的周期。
或者,它们可能会以更意想不到的方式发生变化。因为17年的蝉是如此丰富,它们的挑剔使它们活着,是环境的呼吸器。库利说:“他们正坐在那里整合17年来关于森林正在做什么的数据。如果森林遭到破坏或即将被破坏,这一点就会在蝉身上显现出来。”
从壳中努力爬出的幼蝉蝉在城市中的发育也不同,城市蝉长得更大只了。城市地区使用更多的化肥,它们的混凝土和人口密度使它们栖息地缩小成为“孤岛”。而农村地区为这些昆虫创造了刺激的条件——温度适宜,营养更丰富,蝉生长得更快。
但目前还不可能得出气候变化如何(或是否)威胁蝉的结论。由于历史数据不像当前数据那样可靠,库利说:“如果我们想要将这些作为森林健康的指标,我们就必须做更多研究工作,弄清楚什么是正常的。”
向蝉学习
蝉晚年的翅膀上覆盖着一种自然的工程奇迹,有点像微小的制服。它能驱走水,杀灭细菌,还能自我清洁。杀菌的翅膀激发了想要利用这些特性的化学家和工程师的灵感。
一些人试图将这些纳米粒子设计成无眩光、自动清洁表面。比如不用人工清洁的玻璃窗,无尘室。
鸣蝉控制细胞行为不仅是非常有趣的,而且对于生物医学科学也是必不可少的。况且这些神秘的蝉还有很多东西让人类去模仿、学习。
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再见。