金蟬在地下如何知道黑夜、白天?

2021-01-09 鍾銘聊科學

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金蟬就是我們俗稱的「知了猴」,以及「蟬」,它們屬於不完全變態昆蟲,一生要經歷三個階段:卵,若蟲和成蟲。其中若蟲是生活在土壤之中,成蟲是若蟲從土壤中爬到樹上,經歷蛻皮之後成為會飛的「蟬」。

一般情況下,若蟲只會在晚上爬出土壤,但是問題來了,若蟲生活在土壤中,它們怎麼知道外面是白天了呢?

金蟬

金蟬雖然看起來很常見,但這種昆蟲可是有非常多的天敵。金蟬行動笨拙,但含有大量的蛋白質,是鳥兒們的最愛。為了躲避鳥兒的追擊,它們一般會選擇夜晚鑽出土壤,此時鳥兒一般都在休息,所以這時蛻化比較安全。

之所以身在土壤之中的它們能夠分清黑夜與白天,其實背後有一套很殘酷的生存法則。金蟬在演化過程中,凡是在白天鑽出土壤的,有非常大的機率被鳥兒捕食。

這是因為金蟬在蛻化時,幾乎會一動不動地在同一個地方保持半小時之久。如果此時有鳥兒們路過,那麼鳥兒不用費吹灰之力就能夠捕獲它們。也就是說,在白天鑽出土壤的金蟬被捕食概率多,所以能夠留下的後代也較少,而它們的這種基因能夠被繼續保存的概率就變得非常小。

和在白天鑽出土壤的金蟬不同的是,有一小部分演化出了能夠感知白天和黑夜的能力,並選擇在黑夜鑽出地面,此時大多數鳥兒都已經睡著,所以金蟬能夠成功蛻化,並能夠繁殖出後代。

除了天敵之外,溫度也能影響金蟬。金蟬在蛻化的過程中時,身體比較虛弱,此時身體沒有保護殼可以減少水分的蒸發。如果金蟬在白天蛻化,那麼夏天強烈的陽光會使得它們身體縮水嚴重,只有在晚上鑽出土壤,才比較安全。在生存選擇之下,能夠感知黑夜能力的金蟬更具有生存優勢。

金蟬感知黑夜的能力

金蟬會將卵產在樹枝上,在風吹雨打之下,幼蟬會從樹上掉落到地上,然後鑽入土壤中。最開始金蟬的眼睛沒有視覺,它們會在土壤之中為自己營造一個「小房子」。等到第二次蛻皮之後會離開原來的地方,當它們尋找到較為粗壯的根系時,會在這裡定居,並再次修建一個小房子。

金蟬大部分時間生活在土壤之中,依靠土壤中的植物樹根的汁液存活。而且土壤中含有一部分氣體,能夠支撐它們的生命活動。

它們在土壤之中一共會蛻皮4次,此時它們的眼睛也有了視覺,房子的位置也比較靠近地面。在它們即將要鑽出土壤的時候,它們一般會用前足在自己的「房子」上面開一個「天窗」,讓陽光照射到房子中,此時它們就可以感知黑夜與白天。

除了光線之外,雨水也能影響金蟬鑽出的時間。如果當天下一場大雨,那麼大雨之後金蟬也會爭相爬出。之所以會如此,是因為金蟬雖然生活在土壤中,但也需要空氣,大雨會使得土壤含水量上升,空氣變得較少,會讓金蟬感到「窒息」,所以金蟬會抓緊時間鑽出地面。

雖然白天也有雨水,但是下雨的日子裡空氣含水量較高,此時金蟬蛻皮也不會讓自己身體損失太多水分,比較安全。不過如果土壤中含水量過高,那麼金蟬也不會因此而死亡,它們會通過假死狀態來躲避洪澇災害的侵襲。

金蟬的生活習性

金蟬雖然是昆蟲,但它們的生存方式卻蘊含著大智慧。研究金蟬的人們發現,不同的金蟬品種蟄居在地下的時間也不同,相同的是它們都是以質數年份鑽出,比如:1年,3年,5年,11年,13年或者17年等。

之所以選擇質數年份出生,是為了要躲避天敵。金蟬行動笨拙,蛋白質含量較高,是許多天敵的食物。金蟬的舉動有多笨拙呢,在一些地方,鳥類都不用捕食金蟬,只要站在樹枝上,就有金蟬會飛到這裡。還有一些魚類會在水面以下等著金蟬失足落入水中,然後吞掉它們。

為了躲避天敵,也為了能夠儘可能地延續種群,所以金蟬選擇了以質數年份,這是因為質數是除了1和它本身之外,不再有其他因數的自然數。

總結

在很多地方,金蟬都是一道美味佳餚,這也使得很多地方會過度捕抓這些昆蟲,也有一些地方的人會專門養殖金蟬。雖然人類每年會消耗掉許多金蟬,但金蟬憑藉著分布範圍廣,種類多,數量多而沒有像其他生物一樣存在瀕危風險,目前它們的數量比較穩定。

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