蝉 盛夏的“潜伏者”

郭梅

夏日炎炎，树叶如冠，蝉鸣阵阵。不少人对蝉厌恶至极：外形丑陋，聒噪不己。殊不知，没有蝉鸣的夏天是不完整的。一只蝉从幼虫羽化而来，需要在地下蛰伏几年甚至十几年，才能破土而出飞上高枝，寿命也只有一夏而己。

无蝉不夏天

“池塘边的榕树上，知了在声声叫着夏天……”这句耳熟能详的歌词勾起了很多人童年的回忆，歌词中提及的“知了声”，相信也是人们记忆中夏天的组成之一。

蝉属于同翅目蝉科，全世界已知约3000种，我国有200种左右，它们在自然界出现的时间长短不一。最常见的蚱蝉，是蝉科昆虫的代表种，俗称“知了”。其幼虫期又被称为“知了猴”“结了龟”或“蝉龟”等，为同翅目蝉科体型最大的。

“居高声自远，非是藉秋风。”蝉鸣是炎热夏季的背景音，自古以来就以“洪亮”而闻名，这要归功于它肚子上的膜发生器。昆虫学家发现，雄蝉腹部下方有一对白色的半圆形音箱盖，腹部里有鼓膜、发音肌、褶膜和镜膜，还有一个空壳的共鸣室。当它“唱歌”时，先收缩发音肌，使富有弹性的鼓膜尽量往里拉，然后发音肌迅速松弛下来，鼓膜恢复原状。就这样，发音肌在收缩与扩张之间，鼓膜随之凹凸，这种连续不断的机械运动最后就会产生声波振动。当声波传到腹部的褶膜和镜膜时，通过发音肌收缩的快慢调节鼓膜发出音调的短长。当声波与空气一起通过共鸣室时，声音就被放大。这时，音箱盖也会随着声波振动而抑扬顿挫。

在人类听来没什么变化的叫声，蝉的世界里却有三种意思表达：集合、求偶和受到惊吓。有人测试过，每只雄蝉在寻求配偶时发出的呜叫声，高达80分贝至100分贝，这相当于一个运转着的汽车发动机或剪草机的噪声。虽然聒噪得令人心烦，但人类对这种噪音毫无办法。美国昆虫学家克雷格·吉布斯曾笑言，“这是雄蝉寻找伴侣时发出的呐喊，人类耳中的噪音，在它们听来却是爱的呼唤。”

并不是所有的蝉发出的都是“知了知了”的声音，像北美蝉的声音为有节奏的滴答声或呜呜声，好似鸟儿在歌唱一样。每当蝉在树枝上引吭高歌时，它那尖细的口器就会刺入树皮吮吸树汁，两不耽误。

夏天，雌蝉产卵后一周内即死去。靠吸食树根汁液吸取营养的卵，一个月左右就会孵化成幼虫，它们起初会待在树枝上，但秋风吹过便落到地面上，然后就会本能地寻找柔软的土壤往下钻，一直钻到树根边，以刺吸式口器吸食树根液汁度日。每当春暖花开时，幼虫即向上移动，吸食植物根的汁液；冬天到来后，它们便又钻入土壤深层，以此避寒。如此往复，它们要在黑漆漆的洞穴中经过漫长的若虫期，一般会存活几年以上，有的种类甚至可活十几年，可谓是昆虫中的“寿星”。

虽然它们很少在阳光下生活，几乎一生都“潜伏”在黑暗的地下，但它们又具有很强的趋光性，傍晚时分在树旁燃起火堆，同时敲击树干，蝉就会出现在火旁，很多捕蝉人会利用这一特性将其活捉。

蝉家族中的“明星”

说起蝉，很多人的脑海里就与黑乎乎的肉虫子挂钩。其实并非如此，蝉中也不乏有“颜值”，有“才华”的。

“跳高冠军”沫蝉：因其幼虫总是被包裹在泡沫中，故而得名。最近的研究表明，沫蝉已经取代了跳蚤的地位，成为自然界新的“跳高冠军”。当遇到天敌时，沫蝉能在一毫秒的时间内释放全部能量，身长只有6毫米的虫子跳跃高度可达70厘米，相当于一个正常人往上跳200米。這得益于沫蝉后腿内侧长有大量肌肉，好似一张弹弓。

“伪装高手”角蝉：它的角不像兽类那样从头骨里长出来，而是由胸部的前胸背板形成的。不同种类的角蝉，角的式样也有所不同。当高冠角蝉停栖在枝条时，头上的“高冠”会让人误以为是一截枯枝；三刺角蝉落在长有棘刺的树木上，它那根向后伸出的刺混在其中，令人难辨真伪。此外，这些貌不惊人的小虫还会打“配合”，几只、十几只角蝉同时停栖在一根枝杈时，它们会等距排开，看上去像是真正的树杈，轻易地就会骗过天敌，保护自己。

两大谜团至今无解

蝉爱“唱歌”，那它能听到自己的歌声吗？貌似简单，但至今无解。

早在100多年前，法国著名昆虫学家法布尔在《昆虫记》中说“蝉是个‘聋子”，甚至直至上世纪80年代的小学语文教科书《蝉》一文中也沿用了这个说法。为了验证此观点，法布尔曾做过一次实验，他在树下打响了土枪，声似霹雷，可是树上的蝉丝毫未动，照样唱个不停。但近些年来，许多昆虫学家提出质疑，他们解剖后发现，蝉两侧腹室的外缘各有一个凸起的听囊，腔内约有1500个听觉单元。当外界声波刺激听膜振动时，听神经细胞产生兴奋，其神经冲动沿听神经传入大脑的听觉中枢，产生相应的听感觉。雌蝉的听膜虽比同种雄蝉小，但听脊却明显大，这比听膜对声音的敏感性更高，因此证明雄蝉并不是“聋子”，只不过听觉不如雌蝉罢了。

但随后科学家在研究中发现，雄蝉的褶膜、镜膜和腹腔膜既是接受声波的听膜，又是鸣声的辐射膜，相当于老式的收录机，不能同时使用收、录两种功能。也就是说，雄蝉是“半聋”，即静止时能听到声音，呜叫时却是什么也听不到。但由此又有新疑问出现，因为蝉具有群鸣的习性，大家一起叫、一起停，节奏十分整齐，显然它们是需要听到同伴的声音后才能参加“合唱”，这样一来，说雄蝉的镜膜既是听膜又是扩音膜就不可理解了，有待科学家进一步证实。

雌蝉一定是“哑巴”吗？这也是难以解释的第二个谜。大多数观点是，雌蝉身体的乐器构造不完全，不能发声。但如果是这样的话，雄蝉又听不到自己的呜叫，如何能吸引远处的雌蝉呢？因此有科学家认为，雄蝉“歌唱”时能召唤到方圆1000多米内的异性，当它们的距离飞近后，雄蝉不断发出特有的低音量“求爱声”，与此同时，雌蝉也会低声回应，才能“恋爱”成功，只不过这种低音是人类无法捕捉的。但它们是否真是这样“喃喃低语”呢？尚不得而知。

最长能在地下“潜伏”17年

“四年黑暗的苦工，一月日光中的享乐，这就是蝉的生活。”法布尔这样描述蝉的一生。

的确，蝉算得上昆虫界的传奇，尤其是美国东部地区出现的“周期蝉”。它们在若虫时期就在地下几尺深的地方“潜伏”，靠吮吸树根汁液为生，13年或者17年之后，当地面温度达到18摄氏度以上，数以亿计的蝉就像听到了集结号一样，陆续破土而出，爬上树蜕皮呜叫，开始求偶繁殖。一个月的繁衍期过后，这些蝉便逐渐死去，而后代会继续蛰伏于地下，等待下一个轮回。绝大多数的昆虫只有一年或更短的生命，大部分蝉生命为3年至9年，而这种蝉的生命长度是13年或者17年，绝对算得上是昆虫界的异类。

美国康涅狄格农业实验所昆虫学家梅尔从1979年开始到2013年，三度研究“十七年蝉”。他介绍，2030年将会再次出现新一波蝉，到时他已经81岁了。难怪有人说，在美国可以用“周期蝉”来为自己的生命计时，它的每一次造访基本契合了人从青年、壮年到老年的人生轨迹。

现存的“周期蝉”族群分布于美国15个州，每个群“造访”时间只是内部同步，群之间是相互错开的。从2012年到2017年，每年都有一种“十七年蝉”出现。2013年夏，北卡罗来纳州就遭到过一次“十七年蝉”的造访，当地居民的房子上和院子里到处是这种黑乎乎的家伙，人们出门不得不打伞躲避一阵阵的“蝉雨”。科学家称，他们并不知道到底有多少“潜伏者”，粗略估计大概有上亿只蝉随时会瞪着鼓鼓的红眼睛从地下爬上来。虽然听起来像恐怖电影里演的生物入侵，但它们是无害的，既不伤人又不会危害其它生物，顶多就是遭到它们吸食的植物会变得比正常状况略微稀疏单薄，一般不会枯萎死去。

别看“十七年蝉”每次都是“蝉海出行”，其实它们很脆弱，因为飞行速度慢，天敌非常多，数量庞大是它们幸存的关键因素，据说雌蝉一次产卵可达上千个。在漫长的地下生活中，幼虫利用粪便建造防水房间，可以保证自己不被大水冲走。尽管如此，还是有大约98%的蝉在出土孵化前已被毁灭，为土壤提供大量的氮元素。过去“十七年蝉”入侵时，每英亩地面数量可达150万只，正因如此，鸟类才不可能全部将其吃光，幸存者得以继续繁殖。

这些昆虫为什么会遵循固定的时间规律？在2012年出版的一期《美国博物学家》杂志上，美国两位科学家发表了一篇文章讨论“周期蝉”的蛰伏时间，他们调取了1966年至2010年北美所有鸟类的种群统计表，选择其中15种可以被称为“周期蝉”天敌的鸟类，制作了一张鸟类随年份变化的种群数量曲线，发现这个变化和“周期蝉”的生命周期几乎完全重合。也就是说，“十七年蝉”附近的鸟類种群数量变化正好也是十七年，在蝉出土的当年，鸟类种群数量达到最低点，然后迅速增加，等下一个十七年到来时再度达到最低。可以理解为，蝉17年的地下蛰伏不过是一种躲避天敌保证自身繁衍的应对之策。但为什么会产生这种现象，两位科学家尚未有定论，只是提出一种假说，即大量“周期蝉”出土时给周围土壤组成带来巨变，从而影响到整个生态系统的构成，最终导致鸟量同时产生了骤降。

日本京都大学的研究人员对7个“周期蝉”种进行了RNA测序，有证据表明，每组“十七年蝉”与其最近的近亲“十三年蝉”都发生过杂交。尽管如此，在长达20万年的时间里，这些蝉依然维持了各自不同的生命周期，研究人员无法给出精确的遗传学解释。未来还将对它们做进一步的全基因组测序，以了解其演化过程中如何维持不同的生命周期。

除了美国，世界其他地方还未发现“周期蝉”的存在。事实上，早在美国大陆有人定居开始，人们对蝉就有过记录，但直至今天，这种据称是地球数量最为庞大的昆虫仍是谜一样的存在，为什么它能在地下生活那么久，是如何精准计算出土时间的，为什么会选择这一地区蛰伏……这些疑问都有待科学家来破解。

尚蝉习俗自古有之

虽然多数现代人对蝉并无好感，但在中国文化中它是一个重要的角色。

上世纪八十年代，考古人员发掘了辽宁东沟后洼遗址，属于新石器时代的22件石雕人像和动物像穿越了约6000年的时光走进现代社会，其中就有一件滑石雕刻蝉形坠，中有穿孔，应是人随身佩带的坠饰，这是我国发现的最早的蝉形石雕。考古人员认为，在早期恶劣的生存环境下，这些小雕饰不仅用于审美，更多的可能是寄托了先民的崇拜。

不仅如此，考古人员在多地发现的新石器时代、商周时代墓葬中，蝉形石雕、玉雕不在少数。尤其是商代中期至西周初期的青铜器上，蝉纹形象广泛用于鼎、爵等祭祀所用容器中，且特征明显：大目，近似长三角形的体型，腹有横状条纹，有的有足，有的近似于蛹。江西新干大洋洲商墓中，曾出土了一件长约70厘米的条形青铜大刀，两面近脊处分饰11组首尾相接的蝉纹，十分罕见。

琮是上古时代玉制礼器中最重要的一种，出土量不多，一般出自大型祭坛或权贵墓葬。在著名的殷墟妇好墓中，共出土14件玉琮与琮形器，其中一半雕有形象生动的蝉纹。这都说明先民己形成了对蝉的崇信与希冀，而这多与其“死而复生”的寓意有关。（资料来源：《北京日报》）

小昆虫或懂计算数字

据英国媒体报道，有专家称，虽然昆虫的大脑极小，但可能与个头较大的动物一样聪明，甚至有意识。

伦敦大学玛丽女王学院和剑桥大学的科学家称，根据计算机模拟显示的结果来看，昆虫大脑里的神经回路可令昆虫产生意识。昆虫大脑模型显示，完成一次简单的计算过程仅需几百个神经细胞的活动，而几千个神经细胞的活动足以使高级动物具有意识。

可见，昆虫的大脑要胜过一个智能化的“活生生的机器人”。

伦敦大学玛丽女王学院心理研究中心的拉尔斯教授在《当代生物学》杂志发表文章称：“脑容量较大的动物未必聪明，我们知道动物个头的大小是预测其脑容量的一个最佳方法，然而和现在流行的观念相反，我们不能根据动物的脑容量来预知它们的智能行为能力。通常我们在脑容量较大的大脑中没发现更复杂的状态，仅仅看到相同的神经回路在反复、连续不断地重复。这可能会给大脑中记忆的图像或声音添加细节，但不会增加任何的复杂程度。使用计算机模拟可以看出，在许多情况下较大的脑容量可能相当于较大的硬盘，但未必是较好的处理器。”

动物之间的脑容量差别很大。鲸鱼的大脑重达9公斤，有2000亿个神经细胞。人脑重量介于1. 25公斤至1. 45公斤之间，估计有100多亿个神经细胞，每天能记录生活中大约8600万条信息。

相比之下，蜜蜂的脑重量仅有1毫克，其神经细胞也不足百万个。但科学家指出，许多脑容量的差异仅存在于特殊的脑区。

研究表明，较大的动物也许需要较大的脑容量，因为有更多的东西需要控制，如使大块肌肉运动就需要更多的神经。

通过对昆虫大脑的研究，科学家表示，使用非常有限的神经细胞便能进行大量的“高级”思考，小小的昆虫有可能会懂得计算数字，不要以为脑袋大就聪明。