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週期蟬屬

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週期蟬屬
于2015年拍摄的第23群蝉Magicicada sp.
数种周期蝉的虫鸣
科学分类 编辑
界： 动物界 Animalia
门： 节肢动物门 Arthropoda
纲： 昆虫纲 Insecta
目： 半翅目 Hemiptera
亚目： 頸喙亞目 Auchenorrhyncha
科： 蝉科 Cicadidae
亚科： 姬蝉亚科 Cicadettinae
族： 突眼蝉族 Taphurini
属： 週期蟬屬 Magicicada
W. T. Davis, 1925
模式種
十七年蝉（英语：Magicicada septendecim）
Magicicada septendecim
(Linnaeus, 1758)[1]
周期蝉
周期蝉的头部特写
画家笔下的周期蝉

周期蝉（英語：periodical cicada）通常指周期蝉属（學名：Magicicada），是半翅目蝉科的一属，分布于北美东部，其生命周期为十三年或十七年，相应被称为十三年蝉或十七年蝉。幼虫孵化后即钻入地下，一生绝大多数时间在地下度过，靠吸食树根的汁液生存。[2]在地下生活十三年或十七年后，同种蝉的若虫同时破土而出，在4-6周内羽化、交配、产卵、死亡，而卵孵化后进入下一个生命周期。[3]因此某一年份在美国东部一些地方每过十三或十七年就会突然出现大量的蝉，成为一种奇景。此外，在印度东北部生活着一种以四年为生命周期的蝉（Chremistica ribhoi）[4]，在斐济生活着一种以八年为生命周期的蝉（Raiateana knowlesi）[5]。

形态

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成虫有红色突出的眼睛，胸部和背部为黑色，翅膀透明，翅脉为橙色或黑色。[6]一般2.4-3.3厘米长，比美国当地每年出现的蝉要小，雌性个体比雄性个体略大。[7]雄性会聚集起来鸣叫以吸引雌性来交配。其口器为针状，可以刺穿树皮吸食汁液。口器的尖利足以刺穿人的皮肤，会造成痛感，但无毒。也没有证据显示其会造成传染病。他们对于成熟的植物损害不大，但不建议在其大规模出现的时候种植树木和灌木。

生命周期

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周期蝉的生命周期為13年和17年。科学家普遍认为的原因是，首先这两个周期都很长，因为周期蝉出现于距今180万年前，那時北美气温低，有时会遇到冷夏，成年蝉需要高温，因此长生命周期可以提高成活率。其次这两个周期都是质数，即牠們的週期與其他掠食者的週期之間的最小公倍數等於兩者的積，这样可以避开其他種類的掠食者。如果不是质数，那么最小公倍數就會小於兩者的積，換言之就有更多机会和自己天敌的生命周期相重叠，降低族群數量。[8]今假設17年蟬的天敵生命週期是5年，則兩者要17×5=85年才能遇到一次。又假設一種13年蟬與一種17年蟬在同一地點競爭資源，需13×17=221年才會碰頭一次。而最近一次17年蟬與13年蟬同時破土的事件發生於2024年，上一次是在1803年，下一次就要等到2245年。[9][10]

孟菲斯大学的考克斯（Randel T. Cox）和阿肯色州大学的卡尔顿（C.E. Carlton）经过计算证明周期越长，成活率越高。假如在1500年的时间里，每50年会出现一次冷夏。7年蝉的成活率是7%，11年蝉的成活率是51%，17年蝉的成活率是96%。

周期蟬破土而出時可被病原真菌蟬團孢霉感染，此感染會使其腹部充滿真菌的孢子，最終失去包括生殖器（英语：Insect reproductive system）在內的腹部組織而不孕[11]，並可散播孢子感染其他的蟬，因而有「飛行的死亡鹽罐」之稱[12]。

物種

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周期蟬屬包括7種物種，其中3種為十七年蟬，4種為十三年蟬，這7種蟬又可分為Decim種組（英语：Decim periodical cicadas）、Cassini種組（英语：Cassini periodical cicadas）與Decula種組，三者皆同時包含十七年蟬與十三年蟬[13]。

十七年蟬 種組 十三年蟬
圖片 學名 俗名 分布 圖片 學名 俗名 分布
M. septendecim
(Linnaeus, 1758) 		十七年蝉（英语：Magicicada septendecim）
Pharaoh cicada 		加拿大、美國 Decim M. tredecim
(Walsh & Riley, 1868) 		十三年蝉（英语：Magicicada tredecim） 美國東南部
M. neotredecim（英语：Magicicada neotredecim）
Marshall & Cooley, 2000 		美國
M. cassinii
(Fisher, 1852) 		卡氏十七年蟬（英语：Magicicada cassinii）
dwarf periodical cicada 		美國 Cassini M. tredecassini（英语：Magicicada tredecassini）
Alexander & Moore, 1962 		美國
M. septendecula（英语：Magicicada septendecula）
Alexander & Moore, 1962 		美國 Decula M. tredecula（英语：Magicicada tredecula）
Alexander & Moore, 1962 		美國

本属包括以下物种：[14]

编号

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在1898年，昆蟲學家查爾斯·萊斯特·馬拉特（英语：Charles_Lester_Marlatt）以羅馬數字將週期蟬分做30種類型。前17種對應1893至1909年間出現的十七年蟬，而後13種對應到1893至1905年間出現的十三年蟬。[15]這種分類單純是理論上的，並沒有保證其存在，因此有些群并没有发现对应的蝉，暂时空缺。1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，13，14，19，21，22，23群都出现过，第11群蝉和第21群蝉已经灭绝。因此现存一共有15群周期蝉。[16]

群编号 别称 周期/年 上次出现 下次出现 分布
1号群 藍岭群 17 2012 2029 維吉尼亞州西部、西維吉尼亞州
2号群 東岸群 17 2013 2030 康涅狄克州、 馬里蘭州、北卡羅來納州、新澤西州、紐約州、賓夕法尼亞州、特拉華州、維吉尼亞州、華盛頓特區
3号群 愛荷華群 17 2014 2031 愛荷華州
4号群 堪薩群 17 2015 2032 堪薩斯州、密蘇里州、俄克拉荷馬州、內布拉斯加州
5號群 17 2016 2033 俄亥俄州北部、馬里蘭州、賓夕法尼亞州、維吉尼亞州、西維吉尼亞州
6號群 17 2017 2034 喬治亞州、北卡羅來納州、南卡羅來納州
7號群 奧農達加群 17 2018 2034[2035] 紐約上州[Note 1]
8號群 17 2019 2036 俄亥俄州、賓夕法尼亞州、西維吉尼亞州
9號群 17 2020 2037 維吉尼亞州西部、西維吉尼亞州、北卡羅來納州
10號群 大東方群 17 2021 2038 沿美國東海岸從紐約州到北卡羅來納州，向內陸延伸到伊利諾州和密歇根州[Note 2]
11號群 17 1954 滅絕 最後一次見於康涅狄格州阿什福德芬頓河（页面存档备份，存于互联网档案馆）沿岸
13號群 北伊利諾群 17 2007 2024 伊利諾州北部及威斯康辛州、印地安納州、愛荷華州局部[Note 3]
14號群 17 2008 2025 俄亥俄州南部、肯塔基州、田納西州、馬薩諸塞州、馬里蘭州、北卡羅來納州、賓夕法尼亞州、喬治亞州北部、西南弗吉尼亞州（页面存档备份，存于互联网档案馆）、西弗吉尼亞州、紐約州和新澤西州的部分地區[Note 3]
19號群 大南方群 13 2011 2024 阿拉巴馬州、阿肯色州、喬治亞州、印第安納州、伊利諾州、肯塔基州、路易斯安那州、馬里蘭州、密蘇里州、密西西比州、北卡羅來納州、俄克拉荷馬州、南卡羅來納州、田納西州和弗吉尼亞州[Note 4]
21號群 佛羅里達群 13 1870 滅絕 最後記錄於1870年。歷史紀載的範圍包括佛羅里達州狹長地帶
22號群 巴顿魯治群[18] 13 2014 2027 密西西比州、路易斯安那州[Note 5]
23號群 密西西比下游（页面存档备份，存于互联网档案馆）群 13 2015 2028 阿肯色州、伊利諾州、印第安納州、肯塔基州、路易斯安那州、密蘇里州、密西西比州、田納西州
  1. ^ Consists only of M. septendecim
  2. ^ Largest of all 17-year periodical broods
  3. ^ 3.0 3.1 Premature emergences, or "straggling" occurred in 2003 and 2006.[17]
  4. ^ Largest of all 13-year periodical cicada broods
  5. ^ This 13-year brood does not include M. neotredecim.
County-by-county map showing the locations of cicada broods, published May 2013
美國東部各群周期蟬的出現地點[已过时]

参考资料

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  1. ^ Maxine Shoemaker Heath. Genera of American cicadas north of Mexico (Ph.D.论文). University of Florida. 1978. doi:10.5962/bhl.title.42291. 
  2. ^ Lloyd, M., and H.S. Dybas. The periodical cicada problem. I. Population ecology. Evolution. 1966, 20 (2): 133–149. JSTOR 2406568. doi:10.2307/2406568. 
  3. ^ Williams, K.S., and C. Simon. The ecology, behavior, and evolution of periodical cicadas (PDF). Annual Review of Entomology. 1995, 40: 269–295 [2013-04-24]. doi:10.1146/annurev.en.40.010195.001413. （原始内容 (PDF)存档于2010-07-29）. 
  4. ^ Hajong, Sudhanya Ray; Yaakop, Salmah. Chremistica ribhoi sp. n. (Hemiptera: Cicadidae) from North-East India and its mass emergence. Zootaxa. 2013-08-29 [2022-10-04]. doi:10.11646/zootaxa.3702.5.8. （原始内容存档于2022-04-20）. 
  5. ^ Fijian Cicada (Raiateana knowlesi), Nanai. NatureFiji-MareqetiViti. 2018-03-07 [2022-10-04]. （原始内容存档于2022-10-07）. 
  6. ^ Alexander, Richard D; Thomas E. Moore. The Evolutionary Relationships of 17-Year and 13-Year Cicadas, and Three New Species (Homoptera, Cicadidae, Magicicada) (PDF). U Michigan Museum of Zoology. 1962 [9 June 2011]. （原始内容存档 (PDF)于2012-08-26）. 
  7. ^ Capinera, John L. Encyclopedia of Entomology. Springer. 2008: 2785–2794 [2013-04-24]. ISBN 1-4020-6242-7. （原始内容存档于2020-10-26）. 
  8. ^ 存档副本. [2013-04-24]. （原始内容存档于2017-10-26）. 
  9. ^ 221年一見！美國17年蟬、13年蟬同時破土 估數量達上兆隻. 聯合新聞網. [2024-05-25]. （原始内容存档于2024-05-25） （中文（臺灣））. 
  10. ^ 221年一見 美17年蟬13年蟬同時破土估數量達上兆隻 | 國際. 中央社 CNA. 2024-02-20 [2024-05-25]. （原始内容存档于2024-05-25） （中文（臺灣））. 
  11. ^ White, Joann; Lloyd, Monte. A Pathogenic Fungus, Massospora cicadina Peck (Entomophthorales), in Emerging Nymphs of Periodical Cicadas1 (Homoptera: Cicadidae). Environmental Entomology. 1983-08-01, 12 (4): 1245–1252. ISSN 1938-2936. doi:10.1093/ee/12.4.1245. 
  12. ^ 'Flying salt shakers of death:' Fungal-infected 'zombie' cicadas. ScienceDaily. 2019-06-19 [2021-05-30]. （原始内容存档于2021-06-02）. 
  13. ^ Magicicada species. National Geographic Society. [12 June 2011]. （原始内容存档于2017-02-26）. 
  14. ^ Magicicada Davis, 1925. GBIF. [2023-04-15]. （原始内容存档于2023-03-10）. 
  15. ^ Marlatt, C. L. The Periodical Cicada. USDA. 1907: 28 [2013-04-24]. （原始内容存档于2017-09-04）. 
  16. ^ Post, Susan L. A Trill of a Lifetime. The Illinois Steward. 2004 [9 June 2011]. （原始内容存档于2007年5月10日）. 
  17. ^ Swarms of cicadas emerging in Midwest. Associated Press. 20 May 2007 [2015-10-20]. （原始内容存档于2007-05-24）. 
  18. ^ Brood XXII (13-year) The Baton Rouge Brood. National Geographic Society. [28 August 2011]. （原始内容存档于2011-09-03）. 
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