今年，美國東部會迎來一波蟬的超級大爆發，據估計會有上萬億隻蟬在短期内集體出土。許多媒體報道說這是二百年一遇的罕見奇觀，新聞一出，評論區炸出一大波愛吃的山東人：
那本次即将席卷美國的蟬到底有什麽特殊之處？可以油炸吃嗎？另外，爲什麽隔一段時間就會再次爆發呢？今天我們就來一起聊一聊～
這次美國引發關注的蟬，
到底有什麽不同？
通常來說，一隻蟬的壽命是二到五年。它們在樹枝上産卵，新生若蟲鑽到地下吃樹根的汁水。有的兩年就會鑽出來重新繁殖，有的要等三四年或者更久。不過，每年都會有一批新的蟬出土，所以年年都能聽到蟬鳴。
剛羽化的蟬
不過在北美有幾種特殊的蟬，和普通蟬不一樣，它們統稱 " 周期蟬 "，也就是本次美國引發關注的蟬。它的不同之處主要有兩點：
第一，它們在地裏待的時間，特别長，有的 13 年，有的 17 年。
第二，它們不是随機出土，而是紮堆出土，一次特别多。比如說某座城市可能今年迎來了一次周期蟬爆發，那明年就沒有了，後年也沒有，要等 17 年，才能有下一次爆發。
不過，不同的地區之間就不一定同步了，所以北美其實大部分年份裏都有周期蟬出現，但每次隻在一定的範圍裏爆發，有的年份範圍大，有的年份範圍小。每年的周期蟬會集中在 1~2 星期内出土，出土後還能活不到一個月，所以每次爆發全程不超過一個半月。
因爲周期蟬的紮堆特性，爆發經常會特别嚴重，鋪天蓋地。當然也有些地方的蟬陷入衰退，到了周期也看不出來啥。
有兩巢曆史上有記錄的周期蟬群如今已經消失了，也有些理論上應該存在的周期現實中從未觀察到，可能是它們極度隐蔽，或者在更久之前就滅絕了。十七年蟬理論上排滿應該有 17 巢，實際上現在隻有 12 巢；十三年蟬理論上應該有 13 巢，實際上現在隻剩 3 巢。
順便說，周期蟬的同步也不是完美的，總有個别的蟬會記錯時間。有趣的是，17 年蟬最常見的錯誤是提前 4 年，而 13 年蟬最常見的錯誤是延後 4 年。
周期蟬。圖片來源：University of Connecticut
爲什麽周期蟬喜歡紮堆出現？
最經典的理論認爲，這是爲了有效地避免被捕食。蟬沒有毒，沒有尖刺，飛得也不快，面對捕食者基本上沒有什麽抵抗力。其他昆蟲好歹還可以躲一下，但蟬依靠叫聲吸引另一半，叫聲可是誰都聽得見。
那就隻剩下了一種策略，就是靠數量淹沒捕食者：隻要我生得夠多，你就吃不完。
但這策略并不是一味追求數量，因爲捕食者也能生。設想一下，你這次生了一萬隻，被一百隻鳥吃了。下次不惜血本生了兩萬隻，人家鳥也增加到了兩百隻，這樣下去沒個完。
所以這個策略的關鍵其實是制造出數量的巨大波動，平時數量少，關鍵時刻突然多起來。這樣，捕食者的數量平日就上不去，關鍵時刻也吃不完了。這一點上蟬有很大的先天優勢，因爲蟬生命裏大部分時候都是在土裏的，捕食者夠不着，集中在夏天突然出土，就能打捕食者一個措手不及。
這個方案應該說很成功，凡是夏天被蟬吵過的都懂。不過，它并不完美。有些捕食者比如節肢動物，季節過了可以休眠或者死掉。另一些捕食者比如鳥類，對食物的需求也不是恒定的，隻要選擇在蟬季節育雛，就能有效利用蟬資源。總之，捕食者有一定的跟上波動的能力。
要想進一步改良方案，那就要讓數量波動變得更難跟随。一種常見思路是，不但制造出季節波動，還制造出年和年之間的波動。大年吃飽了的鳥在小年紛紛餓死，那下一個大年就沒有那麽多鳥來吃蟬了。有一些果樹采用的就是這種 2.0 版方案，大小年交替。
不過自然界裏很少有捕食者是專門吃一種獵物的。如果捕食者在小年的時候找到了其他食物來源呢？如果另一種獵物的大小年正好和你相反呢？
針對這個問題出現了 3.0 版的方案：把周期延長。十年一度的大年，就遠比兩年一度的大年更加安全。實際上，人類在印度發現了一種四年周期的蟬，俗稱世界杯蟬，因爲爆發年和世界杯正好重合。
即便是這個方案依然有一個最後的弱點，那就是被其他周期巧合撞上。倘若一種蟬的周期是 12 年，那麽周期爲 2、3、4、6 的其他捕食者都能準時和它重合。這裏素數（13 和 17 都是比較大的素數）的優點終于出現了：它的因子隻有 1 和自己，把和其他周期重疊的概率降到了最低。4.0 版方案不但讓蟬同步大年，每個大年相隔許久，而且周期是素數。
這個解釋是最經典的，不過它隻是解釋之一。近年來另一種解釋逐漸變得更加流行，那就是這一策略可以阻止不同巢之間雜交。當然，這些解釋之間并不矛盾，而是互相補充互相強化的。
新的解釋認爲，超長生命周期最初起源的時候除了逃避捕食者，還有更加重要作用，比如在惡劣環境下積累營養物，實際上北美的周期蟬可能就是在冰川剛剛退去時起源的。
大部分蟬的生命周期都很短，所以遺傳上超長周期的蟬其實很難維持，很容易被普通蟬的基因稀釋。那些弄錯了時間的蟬裏，或許有些就是稀釋的産物。因此，選擇素數大周期的物種被留下，每次出土面對的都是不同的蟬群，就不容易被同一群外來基因反複滲透而改變周期了。
如今任何兩群周期蟬的雙巢年都是 221 年一遇的罕見事件，正是這種選擇導緻的結果。
兩百年一遇大爆發，
又是怎麽回事？
前文提到，十七年蟬理論上排滿應該有 17 巢，現在實際上隻有 12 巢；十三年蟬理論上拉滿應該有 13 巢，實際上現在隻剩 3 巢。
這是美國農業部林業局的地圖，逐縣顯示了美國周期性蟬窩的位置，以及它們下一次出現的時間
17 年蟬内部和 13 年蟬内部是不會撞排期的——實際上如果撞了就會一直撞下去，那就會被歸屬爲同一巢了。但 17 年蟬和 13 年蟬之間會撞。17 和 13 都是素數，最小公倍數是二者相乘的 221，所以任何兩巢相撞就是 221 年一遇。2024 年，就是這樣一個雙巢年。
雙巢年這件事情沒有聽起來那麽厲害，畢竟人家巢數很多。假如周期蟬按照理論上的排期拉滿，那應該每年都是雙巢年；就算很多巢已經消失了，現存的巢也有 36 種組合方式，平均下來也是六年一遇，不算很罕見。不過此刻我們正好處在一段 " 荒年 " 裏，上一次發生這種事情是 2015 年，下一次就要等到 2037 年了。
但是，2024 年在所有 36 種雙巢年裏，又屬于非常厲害的一級，這主要是因爲這一波巢的規模大。13 年蟬這邊排到了第十九号巢，這一巢分布範圍特别廣泛，論面積差不多是所有周期蟬中第一。而 17 年蟬那邊排到了第十三号巢，這一巢雖然分布範圍比較狹窄，但向來以數量超多而聞名。" 兩大強巢伺候同一年 "，" 福氣 " 自然是不小。
此外，今年還有一件主要是生物學家感興趣的事情發生。周期蟬并非一個物種，而是共計七個物種，同一巢蟬往往包括了好幾個不同的種。2024 年這次雙巢年，七個物種全部到齊。這本身不是非常罕見，但和兩大巢同步爆發一起出現，也算是很有趣且有利科研的事情。
不過，19 号和 13 号這兩巢的分布範圍大體上是不重合的，隻有伊利諾伊州的一條狹長帶裏可以同時見到兩者。因爲這裏是兩巢的邊緣地區，所以大概也不會出現什麽超級恐怖的雙重蟬災，不過科學家可以趁機觀察兩巢之間是否有雜交或者其他的相互影響。
遇到雙巢年需要擔心嗎？
先說答案：不用過于擔心。
首先，所有的 13 年和 17 年蟬都生活在北美（主要是美國，加拿大有極少量分布），生活在其他地方的人當然不必擔心。
爆發地點的周期蟬數量極多，叫聲吵鬧，撲面而來也挺煩人，但也僅此而已。周期蟬沒有毒也不會咬人，實際上還可以吃，推薦在淩晨去抓知了猴（抓完盡快水煮不然它就會蛻皮）。蛻皮後味道就不行了，雄性幾乎沒有肉，雌性也太幹硬。
蟬蛻下的空殼。圖庫版權圖片，轉載使用可能引發版權糾紛
周期蟬爆發會對當地生态有一定影響，不過不算很大。蟬不咬葉子隻吸樹汁，會導緻樹生長放慢但幾乎不會緻死。産卵時雌蟬會割開一小段樹皮，産卵太集中的話偶爾對幼年樹有嚴重傷害。此外爆發時捕食者忙于吃蟬顧不上别的食物，所以這期間毛蟲之類的其他被捕食者對樹的傷害也會更大一些。
另外有趣的一點是周期蟬會幹擾樹的周期。橡樹也是典型的有大小年的生物，每隔兩三年批量産出一大波橡子來淹沒捕食者。周期蟬爆發時大量蟬吸取樹汁會破壞橡樹的營養儲備，所以通常橡樹的計時會被周期蟬重置，無論之前數到了第幾年，都會在爆發後經曆兩個小年。
策劃制作
作者丨範崗 科普創作者
審核丨盧平 中國科學院動物研究所研究員
策劃丨徐來
責編丨一諾
校對丨徐來、林林
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