寒燃科普丨3、5、7...质数年出土，难道蝉也懂数学?
· 你不知道的知了·
蝉的目属变更
知了是我们日常生活中比较常见的昆虫，它是半翅目昆虫。之前它是一个单独的目，名字叫做同翅目。后来科学家们发现，知了与一些半翅目的昆虫基因相似，而且它们都是刺吸式口器，所以就把同翅目昆虫归类到半翅目里了，为同翅亚目。
十七年蝉
蝉的一生，就是为了等待死亡。而在生存期间，绝大部分时间蛰伏在地下，经过多次的蝉蜕，最后羽化。
蝉的幼虫在地底生活，少则三、五年，多则十七年，从幼虫到成虫要通过五次蜕皮，其中四次在地下进行，而最后一次，是钻出土壤爬到树上蜕去乾枯的浅黄色蝉壳，羽化成会飞的成虫。
有一种蝉的名字非常独特，非常好玩儿，名字叫做十七年蝉。就只因它的若虫会在地下待上十七年。那年恰好是这种蝉生命周期的最后一年，成虫从地下爆发出来，形成所谓“大年”。
这种蝉来自北美洲，中国没有。要是在中国看到了，那就属于外来入侵物种了。
蝉也懂数学吗？
还有另一种美国蝉的生命周期是13年，即每隔13年爆发一次。
为什么蝉选择了13和17年当作它生命的周期？这个答案和数学上的「质数」有关。难道蝉真的懂数论吗？
科学家经过仔细研究，终于弄清楚了，原来这是蝉生存及种族繁衍的需要。
蝉的生命周期长达十几年，在这漫长的岁月中，除了最后一年的夏天以外，都是在地下蛰伏。好不容易钻出地面见到天日，蝉希望能好好利用这个一生只有一次的短暂机会。
俗语说：“不是冤家不碰头”，知了当然希望碰到“冤家”越少越好。蝉的“冤家”——天敌和与之竞争的昆虫都具有不同的生命周期：１年、２、年、３年、４年……各种年份的都有。
蝉以质数为生命周期是最佳选择，因为这样出土时可能碰到的“冤家”最少。
所有的蝉都会叫吗？
并不是，角蝉、沫蝉、叶蝉、蜡蝉这些都不会叫，雌蝉也不会叫。虽然大部分的雌蝉不会叫，但是也有一些雌蝉它会通过翅膀摩擦足来发声，那样雌蝉也可以唱歌了。这种蝉是毛蝉，属于毛蝉科而非蝉科。
不会叫的各种蝉
而会鸣叫的蝉都是有完整发音器的雄蝉，雌蝉因为发音器已经退化，所以并不会鸣叫。雄蝉腹部的发音器很像一个鼓，受到震动就会发出声音。它的鸣肌每秒能伸缩约一万次，盖板和鼓膜之间是空的，还能起到共鸣的作用，因此蝉的叫声特别响亮。
蝉为什么要鸣叫？
蝉的鸣叫主要目的就是把雌蝉吸引过来，完成交配，次要目地是吓退扑食者。当然，还有同伴间的交流。
这些雄蝉常常喜欢聚集在一起组成合唱团，建立领土吸引雌蝉，几十只蝉同时引吭高歌，歌声震耳欲聋。蝉的歌唱通常受天气波动的影响，一般来说，蝉喜欢阳光和温暖，但是太多的热量或太多的凉爽会令它们安静下来。
蝉会24小时鸣叫吗？
北方四蝉
蝉鸣是一种以24小时为周期的生理节律现象。而且不同的物种喜欢一天中的不同时间，集体发声也是蝉的社会活动。并且在3000种蝉中的每一种都有自己专属的声音。
除了鸣叫，动物还有哪些求偶方式？
有的动物会通过跳舞求偶，就比如说，孔雀、跳蛛、色蟌还有极乐鸟；
有的是比比谁更大谁更长，比如说凸眼蝇；
凸眼蝇羽化成成虫之后，它会吸大口气把气放到脑袋里，然后吹到眼睛里，使眼睛变成双髻鲨眼睛的形状。之前在苍蝇篇讲过凸眼蝇（点击查看《寒燃科普丨民间四害之「苍蝇」》），那些凸眼蝇就会比谁的眼睛更大更长以此求偶。
还有靠争斗，比如说锹甲和独角仙。
譬如两只雄锹甲同时看上了一只雌性锹甲，那它俩就会打起来，赢的一方会争得交配权，输的一方就掉树底下了。这就是弱肉强食，独角仙也是类似。
这种物竞天择适者生存的自然界规律，对于人类也是一样的。人类努力奋斗，归根结底就是为了获得更多的权利，把自己的优秀基因传递下去。
被寄生后的僵尸蝉
自然界中，蝉还有一位最大的天敌，一种名为“Massospora cicadina”的真菌，它们是非常有耐心的捕食者，将目光紧盯那些即将破土而出的蝉，知了一旦沾染上这种真菌，就会被真菌操控支配，成为“僵尸蝉”。而十七年蝉，是被真菌控制概率最高的一种。
这种真菌完全掌握这种十七年蝉的生长周期，时刻埋伏在树的附近，能够轻易侦察到地面刚破土而出的蝉，直接感染幼虫，甚至有些幼虫在钻入地下之前就被真菌感染了。蝉屁股就会被真菌吃掉，尾部最终长出一个类似爆米花的白色小团，这已经表示蝉完全成为一个“僵尸蝉”了。
这些真菌还会附着在蝉的骨髓上，慢慢钻入体内，进入腹部，随后逐步地控制蝉。当这些“僵尸蝉”在空中飞行时，尾部的孢子就会散落下来，有的直接落到其他蝉的身上，而有的则浸透到土壤当中蛰伏，而这也是真菌感染蝉最根本的目的，为了传播更多的真菌。
蝉没有痛觉神经的，所以被真菌感染之后，不会痛也不会痒，被真菌吃掉尾部后，蝉其实已经完全失去了繁殖的能力，但是蝉并没有发觉。真菌通过伪装成为蝉的尾部，控制蝉的行为，让“僵尸蝉”疯狂地进行交配。
还有一种寄生蝉的叫做蝉寄蛾，属于鳞翅目寄蛾科，其幼虫常寄生于同翅目昆虫的体表，譬如寄生在蝉的体表，靠吸知了的血为生。等到蝉寿终正寝了，这些寄生虫就会离开蝉化蛹。
注：以上文字摘自少年寒燃2023年6月15日科普视频内容，寒燃妈妈编辑整理。文章图片均来源于网络，如有侵权请联系删除。
《寒燃昆虫记》 原创 第 33 篇 2024年4月11日
关于作者
少年寒燃，
三年级小学生，骨灰级昆虫发烧友。
自小痴迷于生物科学，6岁开始爱上昆虫，
7岁开始尝试拍摄昆虫知识短视频，
并在抖音、小红书、视频号、B站等各大网络媒体平台为大家科普。
迄今为止已拍摄原创昆虫科普短视频百余部，
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