「蟬師」是怎樣操縱大自然的

周期蟬（Magicicada）是北美一類蟬的屬名，其生命周期為十三年或十七年，也被稱為十七年蟬或十三年蟬。幼蟲孵化後即鑽入地下，一生絕大多數時間在地下度過，靠吸食樹根的汁液生存。到了孵化後的第十三年或十七年，同種蟬的若蟲同時破土而出，在4-6周內羽化、交配、產卵、死亡。卵孵化後進入下一個生命周期。因此某一年份在美國東部一些地方每過十七或十三年就會突然出現的大量的蟬，成為一種奇景。

難道周期蟬會算數么？如果會，為什麼是13,17，而不是1,2,3,4…12,14,15，16？

這個問題該怎麼考慮呢？普通蟬的周期都是一年的。生命的意義在於延續自己的基因。13年和17年的繁殖速度顯然太慢了。在漫長的進化過程中，這種不利的因素會導致物種被淘汰。那麼今天它們依然存在說明這是有用的。13和17有什麼特點呢？我們從這裡入手，也許會有所發現。

Eric li:可能是它們羽化需要特定的溫度，每13,17年才滿足。

米高：從進化的角度？13,17有什麼特點？

Eric:質數

米高：然後呢？

Eric:13,17，就不會被生命周期為2,3,4，5,7年的天敵吃掉

米高：周期蟬可以影響其天敵——捕食性鳥類的數量，並算準時間出現，在周期蟬集體出現的年份，這些鳥類的數量大幅下降。

科學家研究了從1966年到2010年期間北美捕食性鳥類種群資料，主要針對15種鳥類，包括黃嘴美洲鵑、紅頭啄木鳥、家雀等以蟬為食的鳥類。研究顯示，在周期蟬大批湧現的當年，這些鳥類的數量達到最低點。在17年蟬大批出現12年後，捕食它們鳥類的數量開始減少，最終在第17年達到最低點——正是17年蟬再次大批出現的年份。以13年蟬為食的鳥類遵循著類似規律。科學家說：「蟬控制了鳥類的數量；它們給鳥設計了一條軌道，使得下一批蟬出現時鳥類的數量大幅減少。」它們不是普通的蟬，而是「蟬師」。

那蟬到底是怎樣通過生命周期來操縱鳥類數量的呢？曾有另一項研究揭示了蟬的生物量（biomass）對環境的巨大影響。這是一個巨大的資源脈動，滋養了一切——土壤、樹木和鳥類都從中獲得了豐富的營養。現在看來，蟬大批出現對環境的影響會持續很長時間——一直持續到下一批周期蟬出現。

該理論對周期蟬的蟄伏提供了一個新解釋，但迷霧仍未散盡。我們仍未有一個好的理論，現在仍無法解釋周期蟬帶來的資源脈動是如何準確地在13或17年內使鳥的數量達到最低點的。

我們可以大膽地猜測一下這個科學家百思不得其解的問題。首先，生命的意義在與延續自己的基因。後代越多越成功。這種周期蟬的天敵至少有15種。什麼樣的策略最成功呢？顯然是躲開所有天敵的時候出來。那為什麼不是更長呢？比如29,31年。這樣時間就太長了，繁殖周期延長，數量太少。所以這是一個自然選擇最優的結果。

假設開始這種周期蟬每年出來，就會遇到大部分天敵。很多蟬都被吃掉了，沒有後代。其中一些蟬發生了變異，2年出來一次。它們就獲得了一點優勢。因為天敵少了一些。但是還是不夠少，很多又被吃掉。其中有些發生了變異，出現了3年出來一次的，又獲得優勢。一代一代選擇下來結果就出現了13年，17年。這些年份恰好是天敵最少的年份。關鍵是它們需要躲過十幾種天敵的生命周期。如果增加天敵數量到幾十種，它們的周期可能繼續延長。

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