221年一遇的事，今年就要发生了。在遥远的北美大陆，两种周期蝉将同时破土而出，到那个时候，美国许多州的蝉将会铺天盖地，蝉噪震耳。那么，它们会带来危害么……
什么是周期蝉
蝉这种动物，我们并不陌生，就是民间俗称的知了。这种昆虫特殊之处就在于，一旦孵化，它们的若虫就会钻入地下，隐藏在土壤中，依靠吸食多年生植物根中的汁液为生，等到成熟之后，再离开土壤，通过交配再繁殖下一代蝉，随后迅速死亡。
你可能每年都能听到蝉鸣，但你未必知道，它们可能不是同一种蝉，因为蝉通常都要在地下蛰伏好几年的时间。有的是1年，有的是2年，有的是3年，有的是5年，更有甚者，还有13年和17年的！后面两种的生长周期太长，显得有些特殊，所以科学家们将这两种蝉称为周期蝉，前者称为十三年蝉，后者称为十七年蝉。
你很难想象，这些蝉为什么会想到把生长周期“调整”到13和17这么“前不着村后不着店”的时长，其实你总结一下会发现，这是两个相邻的质数。再看看前面，2、3和5也是质数。
天哪，难道这些蝉是数学家？
为什么有周期
为什么这些蝉要在地下蛰伏这么久才出来繁殖后代呢，答案很简单，为了生存。
科学家指出，周期蝉刚刚出现在地球上的时候，赶上了不太理想的大环境，那就是全球温度远低于现在的冰河期。在当时的地球上，地下没有地表这么冰封彻骨，所以蛰伏时间越长，就越能避免被冻死的命运。
此外，蝉在自然界有很多天敌，比如许多寄生虫、鸟类以及其他的昆虫等。这样一来，蛰伏时间越长也越容易减少被天敌捕食的概率。
不仅如此，蝉的部分天敌也有一定的生长周期，一般是3年或者4年。假设有一种周期蝉的生长周期是12年，那么生命周期2年、3年、4年或者5年的天敌，都有可能和这种蝉同时出来觅食，所谓的“十二年蝉”最终就难免团灭的命运了。
而13和17这样的质数，就很容易避开同一批天敌了。学过小学数学的朋友都知道这个计算的方法，那就是最小公倍数。比如十三年蝉和某个以3年为周期的天敌，需要39年才能重逢一次，如此漫长的岁月，就可以大幅减少被捕食的概率了。
说到这里，我们不得不感慨大自然的奇妙。虽然没有人类的智慧，但这些小小的昆虫还是掌握了数学的规律，让自己顺利地生存下去。
而且，一个种群完全同步的生活规律还有一个好处，那就是以量取胜。就算遇上了天敌，也不会把几十上百亿只蝉吃个干干净净，只要剩下来一部分，就能继续繁衍后代。因此，就算是同伴被吃了，幸存的周期蝉也跟什么事也没发生似的，继续它们的生活和交配……
美国今年要遭遇双重“蝉鸣”
目前世界上一共有7种周期蝉，其中十三年蝉有3个亚种，现存3个种群；十七年蝉有4个亚种，现存2个种群。神奇的是，所有的周期蝉，都生活在美国。直到今天，也没有科学家能解释这个现象的原因。
别看周期蝉的生命周期挺长的，但考虑到有这么多种群，简单计算下来，合着美国平均每1~2年就能赶上一次。比如上一次出现在2021年，当时我们也报道过，预计当年有300亿只蝉可能会出现。
时隔2年，今年又有周期蝉要“复苏”了，而今年尤其不同的是，将会有2个种群破土而出，这是非常罕见的。
今年将要破土而出的是十七年蝉中的Brood XIII和十三年蝉中的Brood XIX这两个种群，还是按照最小公倍数的算法，这两群蝉同年出现的周期是221年。也就是说，上一次它们相逢还是1803年，彼时我国还处于清朝嘉庆年间；至于它们下一次重逢，则要等到2245年了。
能杂交吗
说到这里，肯定有人好奇：既然两种蝉同时出现，那么它们会不会杂交呢？如果杂交的话，下一代蝉的周期是“随爹”还是“随妈”呢？会不会“随”出个平均数，搞出个“十五年蝉”来？
首先要说明的是，别看周期蝉只分布在美国，但你别忘了，美国的国土面积比咱们小不了多少，每一种周期蝉也不是分布在美国全境的。
以Brood XIII为例，这一群蝉主要生活在美国的东部，比如在威斯康星州、伊利诺伊州以及印第安纳州的部分地区，就会有它们的踪迹。
至于Brood XIX，则生活在美国的东南部，比如田纳西州、佐治亚州、得克萨斯州以及亚拉巴马州等。
二者之间只有一小部分重叠的生活区域，比如伊利诺伊州。据报道，每次周期蝉大爆发的时候，种群的数量可以达到60亿之巨！按照这个数据算的话，今年美国境内恐怕有超过100亿只蝉出土繁殖。届时，伊利诺伊州估计要比东部别的州“热闹”得多。
至于这些周期蝉具体什么时候出现，科学家也说不准，因为这还要看具体的天气状况。专家推测，在当地土壤的温度达到17.9℃左右的时候——一般也就是5到6月份，它们就会出来交配了。不过，周期蝉破土的时机是不是真的取决于土壤温度，目前仍然有待讨论。
只要它们出现的时间重合，并且在重叠的栖息地，杂交的情况也不是不可能的。比如2018年的时候，有科学家发表论文表示，他们在基因层面上确认了有两种周期蝉杂交过的证据。
至于它们的后代的周期，大家不用过于担忧，目前的研究表明，杂交的周期蝉保持的周期可能是13年，也可能是17年，反正不太可能出现其他的时长。而且，至少在10万年到20万年的时间尺度下，杂交蝉的周期都可以保持下去。
好在蝉不算是害虫，不会给人类带来什么危害，最多就是产生一些噪音罢了。成千上万只蝉可以产生超过90分贝的音量，相比之下，飞机在低空飞过的音量也只有80分贝左右。
看样子，美国今年的盛夏，应该会比较吵闹吧……
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