N央视 科普中国 羊晚 南都/文 新华社/图

221年一遇的大事，将在2024年发生。

据美国《时代周刊》网站近日报道，美国今年将有超过1万亿只周期蝉于5月中旬或6月初陆续从地下出来，这些地区的生态系统将迎来异常严峻的挑战。届时，美国许多地方的周期蝉将会铺天盖地，蝉鸣震耳。这波蝉灾将会对当地树木造成毁灭性的损伤。

究竟什么是周期蝉？它为何会有周期？这次即将席卷美国的周期蝉到底有什么特殊之处？

这次的周期蝉到底有何不同

通常来说，一只蝉的寿命是二到五年。它们在树枝上产卵，新生若虫钻到地下吃树根的汁水。有的两年就会钻出来重新繁殖，有的要等三四年或者更久。不过，每年都会有一批新的蝉出土，所以年年都能听到蝉鸣。

不过在北美有几种特殊的蝉，和普通蝉不一样，它们统称“周期蝉”，也就是本次美国引发关注的蝉。它的不同之处主要有两点：

第一，它们在地里待的时间，特别特别长——有的13年，有的17年。

第二，它们不是随机出土，而是扎堆出土，一次特别特别多。比如说某座城市可能今年迎来了一次周期蝉爆发，那明年就没有了，后年也没有，要等17年，才能有下一次爆发。

不过，不同的地区之间就不一定同步了，所以北美其实大部分年份里都有周期蝉出现，但每次只在一定的范围里爆发，有的年份范围大，有的年份范围小。每年的周期蝉会集中在1~2个星期内出土，出土后还能活不到一个月，所以每次爆发全程不超过一个半月。

因为周期蝉的扎堆特性，爆发经常会特别严重，铺天盖地。当然也有些地方的蝉陷入衰退，到了周期也看不出来啥。

历史上有记录的周期蝉群中，有两巢如今已经消失了，也有些理论上应该存在的周期现实中从未观察到，可能是它们极度隐蔽，或者在更久之前就灭绝了。17年蝉理论上应该有17巢，实际上现在只有12巢；13年蝉理论上应该有13巢，实际上现在只剩3巢。

不过，周期蝉的同步也不是完美的，总有个别的蝉会记错时间。有趣的是，17年蝉最常见的错误是提前4年（和13年蝉重合），而13年蝉最常见的错误是延后4年（和17年蝉重合）。

为什么周期蝉喜欢扎堆出现

最经典的理论认为，这是为了有效地避免被捕食。蝉没有毒，没有尖刺，飞得也不快，面对捕食者基本上没有什么抵抗力。那就只剩下了一种策略，就是靠数量淹没捕食者：只要我生得够多，你就吃不完。

但这策略并不是一味追求数量，因为捕食者也能生。设想一下，你这次生了一万只，被一百只鸟吃了。下次不惜血本生了两万只，人家鸟也增加到了两百只，这样下去没个完。

所以这个策略的关键其实是制造出数量的巨大波动，平时数量少，关键时刻突然多起来。这样，捕食者的数量平日就上不去，关键时刻也吃不完了。在这一点上蝉有很大的先天优势，因为蝉生命里大部分时候都是在土里的，捕食者够不着，集中在夏天突然出土，就能打捕食者一个措手不及。

这个方案应该说很成功，凡是夏天被蝉吵过的都懂。不过，它并不完美。有些捕食者比如节肢动物，季节过了可以休眠或者死掉。另一些捕食者比如鸟类，对食物的需求也不是恒定的，只要选择在蝉季节育雏，就能有效利用蝉资源。总之，捕食者有一定的跟上波动的能力。

要想进一步改良方案，那就要让数量波动变得更难跟随。一种常见思路是，不但制造出季节波动，还制造出年和年之间的波动。大年吃饱了的鸟在小年纷纷饿死，那下一个大年就没有那么多鸟来吃蝉了。有一些果树采用的就是这种2.0版方案，大小年交替。

不过自然界里很少有捕食者是专门吃一种猎物的。如果捕食者在小年的时候找到了其他食物来源呢？如果另一种猎物的大小年正好和你相反呢？

针对这个问题出现了3.0版的方案：把周期延长。十年一度的大年，就远比两年一度的大年更加安全。实际上，人类在印度发现了一种四年周期的蝉，俗称世界杯蝉，因为爆发年和世界杯正好重合。

即便是这个方案依然有一个弱点，那就是被其他周期巧合撞上。倘若一种蝉的周期是12年，那么周期为2、3、4、6的其他捕食者都能准时和它重合。这里质数（13和17都是比较大的质数）的优点终于出现了：它的因子只有1和自己，把和其他周期重叠的概率降到了最低。这个4.0版的方案不但让蝉同步大年，每个大年相隔许久，而且周期是质数。

于是，今年周期蝉成了221年（13×17）一遇的罕见事件。美国上一次遭遇如此严重的“蝉灾”，要追溯到1803年。

周期蝉带来人类难以承受的噪音

遇到这种周期蝉需要担心吗？先说答案：也不用过于担心。

首先，所有的13年和17年蝉都生活在北美（主要是美国，加拿大有极少量分布），生活在其他地方的人当然不必担心。

此次美国蝉灾主要是由两种周期蝉——“13年蝉”和“17年蝉”在同一时间出土蜕变和交配繁殖所导致的。

专家预测，今年部分地区每英亩土地上将会出现至少100万只。爆发地点的周期蝉数量极多，叫声吵闹，扑面而来也挺烦人，但也仅此而已。周期蝉没有毒也不会咬人，实际上还可以吃。

周期蝉爆发会对当地生态有一定影响，不过不算很大。蝉不咬叶子只吸树汁，会导致树生长放慢但几乎不会致死。产卵时雌蝉会割开一小段树皮，产卵太集中的话偶尔对幼年树有严重伤害。此外爆发时捕食者忙于吃蝉顾不上别的食物，所以这期间毛虫之类的其他被捕食者对树的伤害也会更大一些。

另外有趣的一点是周期蝉会干扰树的周期。比如，橡树是典型的有大小年的生物，每隔两三年批量产出一大波橡子来淹没捕食者。周期蝉爆发时大量蝉吸取树汁会破坏橡树的营养储备，所以通常橡树的计时会被周期蝉重置，无论之前数到了第几年，都会在爆发后经历两个小年。

蝉大规模出现会带来人类难以承受的噪音，因为它们的鸣叫声极为响亮，是世界上声音最大的昆虫之一。大量蝉聚集产生的噪音会超过110分贝，令人崩溃。

据美国农业部数据，此次蝉灾的规模预计将超过1万亿只，可能会对当地树木造成毁灭性的损伤。由于周期蝉的数量众多，且对生态环境的影响广泛，因此美国政府和相关机构正在积极采取措施，以应对这一可能的生态灾害。