金蝉脱壳十七载

鲍约瑟

蝉俗称“知了”，古人对蝉似乎都颇有好感，认为蝉在土中蛰居后能复出和蛻壳代表着重生，表明自己死后仍有复活的可能。在殷墟商代晚期的墓葬中就有口含玉蝉的人出土，乾隆下葬时嘴里还含有玉蝉。古代仕女更以蝉鬓为美，以金蝉作首饰。

全世界共有二千多种蝉，蝉通常每年都会出现一次，但有三种是17年蝉，四种是13年蝉。17年蝉主要分布在美国东北部及加拿大部分地区，而13年蝉通常在美国南部和中西部。

大批周期蝉出现的壮观景象可把第一批来到北美的欧洲人吓坏了，一度认为是发生了圣经上提到的“蝗灾”，而称周期蝉为“蝗虫”。现存最早的有关周期蝉的英文文献，是由抵达美国的清教徒在1634年于普利茅斯记录下来的。

蝉虽不被大多数人所关注，但它却也是天地万物之中一种奇妙的存在。

周期蝉的形态

成虫蝉一般长2.4至3.3厘米，雌性比雄性略大。头部有两个红色突出的复眼，三个单眼，像注射针一样中空的嘴。胸部有前翅和后翅两组翅膀，翅膀透明，翅脉为橙色或黑色。

蝉的发声

蝉的鸣声也早已为人熟知，苏东坡曾有“绿槐高处一蝉吟”的描述。蝉鸣在古希腊人心中不是扰人的噪声，而是一种美妙之音，被尊称为“歌唱女王”。

蟋蟀等昆虫都用双翅相互摩擦发声，但蝉却是用位于第一、二腹节内的发音肌伸缩拉动鼓膜发声，并由一个中空的鼓室引起共鸣，使鸣声格外响亮。发出的音量可达80至100分贝，类似于人所发出的惊叫声或汽车经过时的音量，甚至可远传至两里以外，是昆虫世界中最响亮的声音。昆虫学家认为，这种声音可通过伤害捕食者的听觉来保护其幼虫；但只有雄蝉能发声，雌蝉的发音器构造不完全，不能发声。镜膜是蝉接受声波的听器官，也在腹部。

周期蝉的生态

蝉的一生要经过受精卵、幼虫、成虫三个阶段。大部分时间以幼虫形态穴居在地下，称为若虫。

蝉产卵于树枝里，多呈白色，长条状，约一毫米长。卵在当年并不孵化，要到第二年的夏季才孵化成幼虫。

刚从蝉卵中孵化出来的幼虫，只有跳蚤一般大小。当落地找到合适的地点后，就用前足挖掘隧道来居住，以其锥形的刺吸式口器，吸食植物根部的营养汁液来维持生命。

若虫在地下时要蛻壳四次左右，每蛻一次壳就会长大两倍。到出土时，已与成蝉的大小和形状相差无几。

若虫是个出色的“气象观察员”。它能隔着隧道顶部一指厚的一层薄土，正确地判断地面上温度和晴雨的变化。在17或13年后的5、6月间，当土壤温度达到64华氏度（18.33摄氏度）时，大批若虫就会在黄昏或夜间钻出土来，不断地攀爬到树上。每棵树上都有几百只周期蝉，其密度可以达到每英亩（大约是中国的六亩多）150万只之巨！

若虫爬到树上后开始进行最后一次蛻壳。当背上出现一条黑色的裂缝后，蝉就慢慢地从裂缝中爬出来。在上半身获得自由以后，就将双翼展开。此时蝉必须垂直面对树身，这一点非常重要，否则翅膀就会发育畸形。如果在双翼展开的过程中受到干扰，这只蝉将终生残废，也许根本无法飞行并且无法发声。

刚出壳时蝉的双翼是软的，不能飞，必须通过翅中体液管内的液体压力而使双翼伸开。当液体被抽回蝉体内时，展开的双翼就已经变硬。整个过程约在一个小时左右，新的外壳需要几个小时才能变硬，出壳后的蝉只能存活60至70天。在此期间，它们靠刺吸植物的汁液过活，主要任务是交配产卵，繁殖后代。

在交配前，雄蝉会发出响亮的叫声，用以吸引雌性前来交配。交配后，雄蝉便等待死亡，雌蝉会在树枝上钻孔、产卵。

卵多产在四至五毫米粗的枝梢上。雌蝉使用锯状的产卵器在树枝上切出一个小口袋，在其中放置24至28个卵，然后向前移动，切开另一个口袋，并产下更多卵。口袋紧密排列成一排，每只雌蝉一生可产下四百至六百个卵。产卵后雌蝉不吃不喝，也达到了生命的终结，很快死去，但产下的卵却迎来了下一个生命的循环。

进化论难以回答的问题

周期蝉的特殊经历向进化论提出了难以回答的问题，例如：为什么蝉要在地下生活17年，而出土变成成虫后只存活了一个多月？为什么周期蝉的周期都是质数？

自十七世纪中叶以来，包括达尔文在内的众多学者，对周期蝉的物种形成及生命周期进化的研究从未停止。以下为他们的一些意见。

1.可能是为了躲避天敌。

蝉有许多天敌，常见的有鸟类、浣熊、老鼠、蟾蜍、蜘蛛和松鼠等，甚至人。如果大部分时间都蛰伏在土壤中，就能避开天敌，把生命周期延长。

2.通过无数的蝉同时出土，蝉的数量远远超过了所有捕食者的总和。即使被吃，仍然会有大量的蝉存留来繁殖和延续这个物种，这是一种称为猎物饱食的生存策略。

3.可能是为了适应地球上的冰期。

一些科学家认为，周期蝉大约起源于180万年前。当时，北美地区气候未如现在稳定，地球上每隔一段时间就会出现冰川活动。蝉在冰期寒冷的气候中就难以孵化或延长发育周期，甚至冻死。为了不被冻死，它们就会躲避在土壤深处，因此演化成较长的生命周期，以提高群体存活率。

4.通过使用质数，避免与其他周期蝉重叠。

有人通过模拟计算发现，偶数生命周期的蝉（如12/14/16/18年等）会频繁相遇，受到生态学上阿利效应的影响而产生激烈的种内竞争。同时，不同生命周期蝉的杂交会造成种群的退化。只有选择了17和13年质数生命周期的蝉，在最少的相遇机会下才能相安无事，避免了资源竞争和基因杂交，从而实现种群的存续。

还有人认为，周期蝉的生命周期可因进化上的一次随机事件而变化。根据“捕食者饱食效应”，种群个体必须在同一时间大量出现，才能在天敌的捕食中存活下来。这样的机遇在其进化的历史过程中不会时时出现，因此，现存的每一个种群的产生，都是进化上的一次随机事件和严苛自然选择的结果，但这种维持特定生命周期的机制，仍有待进一步研究。

以上都没有说明，每年出现的蝉和其他昆虫也都有天敌和同样的气候变迁，为什么都没有进化出这种奇特的生活方式呢？既然每年出现仍能延续物种，那又何必在地下避居17年？况且地下也有鼹鼠、真菌等天敌。

对此，声称进化论是科学事实的主流科学家们，尽管绞尽脑汁地钻研，但直到今天，依然未有一致的见解。因为没有一个足够清晰的理论，可以说明为什么周期蝉有蛰居地下这么长的质数周期，这种周期是怎么演化来的，又有何“目的”？

蝉和大自然都没有智慧、目的和能耐，不会为了物种的延续而设计出质数式的进化，只有上帝才有此大能。圣经说：“因为万有都是靠祂造的，无论是天上的，地上的；能看见的，不能看见的……一概都是借着祂造的……。”（歌罗西书1:16）而周期蝉之所以能有这样特別的质数周期，也只有上帝才能作这样的设计和创造。