蝉如何在地下精准计时？13年与17年周期背后的生物钟奥秘

关于周期蝉如何知道时间，这是老生常谈的话题了，但不幸的是到目前为止还没有准确的研究指出这些蝉是如何知道时间的。

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目前普遍的观点认为，周期蝉可能是根据它们吸食的树木的季节性变化来判断自己度过的年数。

蝉在地下的时候并不是在“冬眠”（我发现好多人本能的认为地下的蝉是在冬眠），那是它们的若虫阶段，也是非常活跃的。

蝉的若虫也是吸食植物汁液为生的，它们在地下挖掘隧道寻找树根吸取汁液。

植物树叶光合作用生产的糖，以及其它生命过程产生的各种氨基酸，会在树干、树根间运输，无论是成虫，还是若虫，蝉都是在截取植物那些正在运输的营养。

很明显，植物生命过程产生的营养物质具有季节性，例如每年树木发芽开花时，木质部中的氨基酸含量都会短暂地显著增加。

蝉的若虫很可能就是根据这种变化来判断自己已经过了几年了。

这个推测不是随便说说，它确实有被观察到，也确实有人做过实验——即便给17年蝉设计实验不是一件容易的事。

2007年的时候，美国俄亥俄州辛辛那提市出现一次气温的异常，那一年一月份气温非常温暖，树木都在这个月就发新芽了，但二月却遭遇了一场严寒，许多树木的新芽全部被冻死了，之后春天的气温表现正常，树木也正常开始再次发芽。

也就是说在这一年，树木实际上发了两次芽，这一事件导致一种原本会在2008年才出现的17年蝉，提前出现了，不过数量并不多，只有数百只的样子[1]。

这次气候异常，导致树木在16年里萌新了17次，这可能让一些17年蝉误认为自己已经在地底下生活了17年，所以提前出来了。

另一方面，有研究人员从17年蝉种群中取出一批已经15年的若虫，并对其进行操控，让它们一年内食用两次新发芽的树木，那些蝉同样提前出来[2]。

从这些观察和实验中可以发现，周期蝉的“时间观”和树木的季节性变化肯定是有一定关系的，但是蝉具体是如何记住自己已经过了17年或者13年，就真的没人知道了。

老实说，如果没有日期的提示的话，人类要记住自己在某个地方生活了17年也是很难的，一些人或许会选择不停刻下季节变化来提示自己，蝉可能也以类似的方式标记了树木周期变化的次数吧。

最后再说一个，关于蝉有趣的东西。

我以前一直以为蝉只有一年蝉和周期蝉之分，刚刚才知道，原来还有一类原始周期蝉！

一年蝉并不是它们生命周期只有1年，而是它们每年都会有一批若虫爬出地面，完成最后一次蜕皮变成成虫，它们的实际生命周期可以2-9年甚至更久都有（需要指出的是，目前尚不清楚一年蝉是不是每只都遵循特定年数的生命周期）。

这和周期蝉形成了鲜明对比，周期蝉只会一起完成生命周期，然后一起出现。

世界上已知有3000多种蝉（蝉总科物种），但的只有9种是周期蝉，其中7种分布在北美——17年蝉和13年蝉，还有两种是不太确定的：一种是分布在印度北部的“世界杯蝉（4年蝉）”，另一种是分布在斐济的8年蝉。

原始周期蝉则指的是，这些蝉有明显的“大年”，也就是在某一年会特别多的出现，而在其它年则特别少，所以称为原始周期蝉。

不过，目前尚不清楚原始周期蝉是否是周期蝉和一年蝉进化的“中间态”。

值得一提的是，无论蝉是属于哪一种，生命周期有几年，大部分蝉的一生都会经历5次蜕皮，其中4次是在地下，而最后一次蜕皮是在地面——直接破壳变成成虫。