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17年蟬又來了！
生物學
2021-07-01 黃凱特（Kate Wong）
蟄伏期滿的週期蟬十號群破土而出。 人類記錄這群神秘昆蟲已超過三個世紀，如今借助網路科技 與公民科學之力，可望更了解這美東特有的自然奇景。
今年夏天，自然界奇觀之一的週期蟬「十號群」（Brood X）在美國東部各地的庭院和樹林裡羽化。這奇景或許不如塞倫蓋蒂平原（Serengeti plain）牛羚遷徙壯闊，也不比日本櫻花寧靜優美，但同樣震懾人心。
每17年一次，多達數十億隻的十號群從地下巢穴破土而出，在陽光下狂歡度過一生最後幾天。今年這一代出生於2004年，想當年臉書只限哈佛大學使用，而電視影集「六人行」剛播出最後一集。新孵化的十號群若蟲從樹上落下，鑽入土中，吸吮草根和樹根汁液過活。漫長的蟄伏終於來到了破土而出的這一刻—牠們成群結隊羽化為成蟲，每公頃多達約340萬隻，高唱震耳欲聾的情歌，產出下一代後，在幾星期內死亡。
對來到北美洲的早期歐洲拓荒者而言，這些昆蟲突然大量出現，宛若《聖經》裡的蝗災。不同於蝗蟲長距離大舉遷移、以鋪天蓋地之勢大啖作物，這些蟬不結群飛行，飛行能力也頗差，移動距離通常不會超過幾百公尺。再者，牠們並不取食植物組織，對植物也不造成威脅。雌蟲的確會在樹枝上劃出切口產卵，這或許不利於樹苗，但已經成熟的大樹和灌木則不受影響。
全世界有將近3400種的蟬，但每17年或13年大量出現的週期蟬只分佈於美國東部。17年蟬棲居於美國東北部，13年蟬則分佈於美國東南部和密西西比河谷。17年蟬包含三個種，分別是Magicicada septendecim、M. cassinii和M. septendecula，這幾種蟬彼此混合形成同齡群（cohort），稱「群」（brood），同一群成員精準地在同樣的時間破土而出。這些群以羅馬數字標示。十號群（Brood X）是17年蟬之中最大的一群；現生的17年蟬共有12群，而各個群會在不同的年份出現。
科學家長久以來深深著迷於這些蟬的週期生活史、漫長的發育階段和同步羽化機制。美國康乃狄格大學的西蒙（Chris Simon）說，至今為止人類研究過的蟬，大部份的生活史都是三到五年，若蟲根據遺傳和環境發育速率也不同，並會在體型與發育達到一定程度時羽化。西蒙說明：一般而言同一隻雌蟲的子代會在不同年羽化。相對地，週期蟬待在地下的時間是固定的，不管是在何時發育完全，都會一起羽化。
究竟週期蟬如何形成這種獨特的生活史，仍是一個相當活躍的研究領域。DNA分析顯示出牠們大致的演化過程，週期蟬屬（Magicicada）所有現生種的最後共祖約在390萬年前的上新世（Pliocene epoch）分為兩支，其中一支在過了150萬年後的更新世（Pleistocene epoch）時再次分歧。如此形成的三個譜系衍生了七種現生的13年和17年蟬。這些蟬為什麼會形成13年和17年的週期，至今依然未知。有一項假說認為，這種長時間的質數週期或許可以錯開自己與天敵族群出現的時機（較為頻繁，且以合數為週期），進而提高存活機率。但另有兩種已知的週期蟬（一種在斐濟、一種在印度），週期分別為八年和四年。
研究人員認為週期蟬應是由非週期性的蟬演化而來，以年齡而非體型做為羽化與否的依歸，且發育時間延長。或許氣候變遷也驅動了這種演化。週期蟬對溫度敏感，生長期的長短取決於氣溫。更新世氣溫降低，平均而言應會延緩若蟲的發育，不過也增加了生長期長短的多樣性，這些成蟲祖輩出現的時間更為多變，使得各個年份出現的成蟬族群密度降低，交配機會因此減少。在這種情況下，以體型為基礎的羽化策略轉為以年齡為基礎，牠們待在地下的時間因而延長、然後同時破土而出，增加羽化時的成蟲族群密度，交配繁殖的機會也提高。
龐大數量的週期蟬同時出現，也可以擾亂掠食者。即使鳥類、哺乳類和魚類大啖這些肥美又柔弱的蟬，還剩下許多的蟬可以繁殖下一代......
