美國東海岸各州正在為一種罕見而壯觀的自然現象做準備。隨著春季來臨，土壤變暖，地面將會爆發，數十億隻蟬將從地下湧出。
這是一個醞釀了近二十年的事件。這個被稱為“X 族群”的大規模蟬群已經在地下蟄伏了 17 年。
X 族群是一類特殊的蟬，被稱為“週期蟬”，以其獨特的生命週期而聞名。根據族群的不同，它們每 13 年或 17 年才出現一次。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
當陽光首次溫暖它們的翅膀時，這些寶石般的昆蟲專注於一個單一的目標：孕育下一代。它們將用短短幾周的時間在附近的樹木中群集並尋找配偶。然後，在樹枝上產卵後，它們將死去——為它們非凡的生命畫上一個迅速而殘酷的句號。
與此同時，卵將孵化，若蟲將掉到地上，鑽入土壤，尋找營養豐富的樹根為食。在那裡，它們將開始漫長的黑暗等待。
世界上只有 15 個週期蟬族群，全部都只在美國東部發現。IX 族群是另一個 17 年蟬群，去年出現在北卡羅來納州、弗吉尼亞州和西弗吉尼亞州。VIII 族群在前一年出現。
這些是自然界中一些時間最精確的事件——人類已經記錄了它們數百年。但它們可能會隨著時間的推移而發生變化。
有時，一個族群的成員會在它們的時間到來之前出現。這種情況在歷史上曾多次發生——根據俄亥俄州聖約瑟夫山大學的蟬專家吉恩·克里茨基的說法，早在 19 世紀後期就記錄了早期的出現。
但他補充說，近年來似乎發生了一連串此類早期事件。
事實上，X 族群的一小部分在 2017 年提前出現。那一年，在華盛頓地區發現了數千只蟬，比它們應該出現的時間提前了整整四年。
科學家們仍在努力更好地瞭解是什麼觸發了這些事件，以及為什麼它們有時會失去同步。與氣候相關的因素可能在其中發揮作用。
一些專家表示，如果真是這樣，那就意味著氣候變化有可能影響未來這些事件的時間安排，可能會導致 15 個族群在未來發生長期變化。
克里茨基告訴 E&E 新聞：“這種情況現在一直在發生。”
克里茨基數十年來一直在記錄和繪製週期蟬的分佈圖。多年來，他已經看到從賓夕法尼亞州到佐治亞州的多個族群都發生了提前出現的情況，他認為與氣候相關的因素是主要原因。
他說：“我們在美國東部大部分地區不斷看到所有這些不同族群的加速出現，唯一能解釋它的共同現象就是氣候。”
計算年數
即使在今天，週期蟬仍然是一個科學謎團。科學家們仍然不太確定它們最初為何進化出如此長的生命週期。
康涅狄格大學的蟬專家約翰·庫利說，一些專家認為，這種適應是為了躲避捕食者而產生的。另一些人認為，它是在應對冰川週期時發生的，是一種應對冰河時代的方式。
數萬年後，週期蟬仍然像時鐘一樣每 13 年或 17 年出現一次。科學家們認為，它們所食用的樹木的根部中的某些線索幫助它們“計算”年數的流逝。
庫利說：“這些植物在秋天落葉，在春天長出新葉。因此，植物中一定存在大量不同的訊號和跡象表明正在發生的事情。”
四的倍數在計數過程中似乎尤其重要，儘管科學家們不確定為什麼。當蟬提前出現時，最常見的是提前四年。2017 年 X 族群的情況就是如此。
在這些情況下，科學家們認為一定發生了某種事情擾亂了計數。
到目前為止，還沒有任何確鑿的證據表明發生了什麼。但克里茨基說，氣候因素可能與此有關。
他指出，有時在溫和的冬季末期會出現假春天。那時天氣變暖到足以讓樹木提前發芽。這些事件之後通常至少會再發生一次霜凍，然後春天才會真正來臨。
克里茨基推測，當這種情況發生時，可能會欺騙埋在地下的蟬，讓它們認為已經過去了一年以上的時間。
如果他是對的，那麼這些早期出現的情況將來可能會更頻繁地發生。多項研究表明，隨著氣候變暖，美國大部分地區的春天已經提前到來。
但這是一個難以調查的問題。週期蟬很難研究，正是因為它們有如此長的生命週期。可能需要數十年才能弄清楚它們的行為是否發生了任何長期變化。
不過，值得監測。
首先，週期蟬靠數量取勝。單獨來看，它們很容易成為鳥類和其他食蟲動物的目標；它們體型大、顯眼且容易被發現。數十億隻一起湧出使它們在面對捕食者時具有優勢——它增加了它們中足夠多的數量能夠生存下來以延續下一代的機率。
早期出現可能會分裂蟬群，使它們更容易受到攻擊。克里茨基說，早期出現的蟬通常以相對較小的群體出現——而且它們經常很快就被捕食者吞噬。
當其餘的蟬按時出現時，數量會比預期略少。
例如，對於 X 族群，“對於 2017 年出現的每一隻蟬來說，今年就會少出現一隻蟬，”克里茨基說。
克里茨基補充說，儘管如此，最近的早期事件似乎並沒有給蟬群造成任何重大麻煩。但這值得關注。
還有一種可能性是，更大的分裂可能會導致全新的族群出現。如果一個族群的一部分提前出現，數量足夠大到可以繁殖，那麼下一代可能會永久地與原始族群失去同步——成為一個全新的種群。
目前，這些主要只是關於未來的假設。但科學家們越來越擅長監測蟬的活動，這可能有助於他們更好地瞭解這些動物是如何應對不斷變化的環境的。
克里茨基和聖約瑟夫山大學的同事們開發了一款名為 Cicada Safari 的應用程式，任何人——科學家和非科學家都可以使用它來記錄他們看到的蟬。這些資料可以幫助研究人員掌握不同族群的位置、它們何時出現以及這些事情是否隨著時間推移而發生變化。
雖然仍然存在許多問題，但庫利說，重要的是盡情享受今年活動的魔力。
庫利說：“世界上真的沒有其他地方你可以去看到這樣的景象。所以請坐下來欣賞它，因為它是獨一無二的。”
轉載自 E&E 新聞 經 POLITICO, LLC 許可。版權所有 2021 年。 E&E 新聞為能源和環境專業人士提供重要新聞。