2021年，美國多地發出預警，提醒民眾做好防御措施，因為幾天之內會有大約300億只蟬同時破土。
若只是一兩只蟬停在周邊樹上叫個不停，我們會把它們當做夏天的音樂家。但如果300億只蟬同時出現，那就不是一場聲勢浩大的音樂會，而是一種災難。
這些蟬不是普通的夏日音樂家，而是蟄伏在地下十七年才出土的周期蟬。
十七年蟬與蟬的外貌相似，體長約3厘米，比一般蟬稍微大點，頭部有一對稍大的復眼，中間有3個點狀單眼排列成三角形。
軀體呈黑色，有兩對薄質透明的翅膀，呈褐色，前翅大后翅小，飛行距離不長，看去就像一個小火把。不咬人，只是噪音污染嚴重，集體死亡墜落還會帶來環境污染。
十七年蟬為昆蟲綱-半翅目-蟬科-周期蟬屬。
周期蟬是北美的一種蟬屬，這種周期蟬有7種，它們的生命周期為十七年或者十三年，因此其中3種為十七年蟬，4種為十三年蟬。
作為北美洲最古老的昆蟲之一，周期蟬較長的蟄伏周期總是叫人嘖嘖稱奇。
它們在若蟲生活在地下，靠吮吸樹根的汁液為生。
這種不見天日的蟄伏需要多久，取決于它們屬是十三年蟬還是十七年蟬。
蟄伏期結束，大量的若蟲就會破土而出，密密麻麻好似流動的水。這些「水」流動到樹上，蛻皮變成有翅的成蟲。
蛻皮以后的蟬身體為白色，翅膀為半透明，這時候的身體還很柔軟，它們的繼續在樹上停留一晚，等待身體逐漸變硬，翅膀慢慢舒展。
到了白天，身體外骨骼完全硬化的蟬們開始發出叫聲，表達著感受到陽光空氣的喜悅。不同種類的周期蟬有著不同的叫聲。
當有異性靠近，雄蟬的就會轉變為另外一種獨特的叫聲，以高超的音樂天賦進行求偶。
如果雌蟬也看上了這個男高音唱得還不錯的小伙子，會欣然做出回應。
完成求偶的蟬原地結婚，開始了造娃工程。交尾結束后，雌蟬會在樹枝上挖出縫隙，在里面產卵。
若蟲破殼而出以后，會重回地上，鉆進樹根之間，繼續著漫長的蟄伏過程，等到多年后再次破土而出，完成著下一代的繁衍接力。繼續著卵、若蟲、成蟲的生命周期循環。
周期蟬的大量出現，雖然鋪天蓋地的叫聲擾亂了叢林的清凈，但是這些叢林中的好鄰居們并不會因為它們擾民而產生怨言，相反它們會為得到食物而充滿感激。
這些螳螂、松鼠、鳥類等鄰居都喜愛這種香噴噴的蛋白質。一些身體笨拙的蟬容易掉到地上，那些不會爬樹的例如烏龜等動物，也在樹下撿漏，狠狠飽餐一頓。
完成交配繁衍任務的蟬會死去，它們的尸體除了作為鄰居們的美食，有的也會腐爛在土里，變成大地的美食。
在十七年蟬大量出現的時間里，以它們為食的鳥類數量會迅速增長，12年后開始減少，到了第17數量達到最低點。
這是蟬的一種策略，它們給鳥設計了一條軌道，使得下一批出現時鳥類的數量大幅度減少。
周期蟬的數學天賦與生存天賦是大自然的一個奇跡。經過仔細觀察會發現，周期蟬的蟄伏時間無論是13年還是17年，或者較短的1、3年，它們的在地下的活動周期都是質數。
拿17年來說，除了1和它本身，就沒有能夠將其整除的數字。為什麼不會出現16這樣除了1和16以外，還有4、2、8這樣能夠被其他整除的合數年？
先從一年蟬說起，這種蟬每年夏天都會出現，捕食者每年都能吃到新鮮的，由于數量不是突然的暴增暴減，它們與捕食者的數量都是相對穩定的。
如果是兩年蟬，這些捕食者第一年飽餐一頓，第二年時這些蟬就不出來了，這時候鐘愛吃這種蟬的捕食者就得餓肚子。如此，越是蟄伏時間長，這些捕食者會因挨餓數量變得越少。
到它們出土的時候，天敵自然也被熬的變少了。
如果蟄伏周期是合數，那就不會有這種情況。以16年為例，16年有著2、4、8的因數。
如果捕食者繁衍周期為2年，那麼蟬出土的第16年，就會與這些捕食者大量繁殖的第8代相遇。同樣繁衍周期為4年的捕食者，它們的大量繁殖的第4代將成為這些16年蟬的巨大威脅。
如果蟬的蟄伏周期為17年，那麼至少34年，才能與繁衍周期為2年的捕食者大量后代相遇一次。與繁衍周期為4年的捕食者大量后代相遇，則需要68年。
簡單的說，這些蟬出土時候，剛好遇到捕食者大量繁殖的最短時間，取決于周期蟬蟄伏時間與捕食者繁衍周期的最小公倍數。
這時候周期蟬的質數周期就顯現出它的優勢。
捕食者的繁衍復雜，這里只是盡量避開龐大的天敵數量。
雖然蟬的蟄伏周期都是17年，但所有的蟬能夠在同一時間出現就顯得有些神奇。就像人的上學年齡是十六歲，但不是所有的人類都是在同一天上學，因為彼此的生長是有差異的。
周期蟬的生長也有差異，也有可能在其它時間出現，只不過因為生不逢時，數量較少的群體出現，被捕食者吃了。
這就到了第二種生存策略「飽和逃逸」。簡單說就是大量的蟬一起出現的時候，即便早已盯上它們的捕食者有很多，但是蟬的數量優勢擺在那里，一部分被吃，總有一部分能夠活下來。
而那些沒有遵從「飽和逃逸」的蟬們，最后的結果是全軍覆沒。經過這一番篩選，活下來的蟬都是統一時間產卵，統一時間蟄伏于地下，統一時間出土。
周期蟬大多為13年和17年，是大自然的淘汰選擇。周期太長或太短的不適應者最終淘汰，以至于最后活下來的都是適應環境的十三年和十七年。
據科學家推測，周期蟬的出現應該是180萬年前。那時候發生了多次冰期，這種突如其來的冰期剝奪了夏天的熱量。
蟬的生長周期大多數是在土里，夏天是它們出土活躍的日子，一些鐵憨憨到了夏天依舊出土，被大量凍死。而察覺到不對勁的蟬繼續躲在土里，成功逃過一劫。
由此，蟬的出土周期得到延長，減少了暴露在外的時間，最大可能避開了冷夏，最將族群保留了下來。
有研究表明，如果1500年的時間里，每50年出現一次冷夏，每7年出土一次的蟬，有7%的機率存活。每11年出土的蟬，有51%的幾率存活。每17年出土的蟬，有96%的幾率存活。
所以，蟄伏周期短的蟬，大多都被凍死，蟄伏17年左右，比如16-18年的蟬，是成活率最高的。
每一組十七年蟬都有4%的幾率在出土時遇到冷夏，在漫長的冰河時期，就有許多組十七年蟬在這4%的幾率中喪生，我們今天看到的十七年蟬，可能是當時剛好處于蟄伏期躲過災害的那一組。
十七年蟬并不是天之驕子，或許在它之后還有更長的20年、30年的蟬，但昆蟲的壽命有極限的，雖然蟄伏的時間越長越容易度過災期，但昆蟲的壽命有限，還沒出土見過太陽就老死，實在有些悲哀。
環境的考驗，壽命的不變，這些因素的疊加，使得十七年蟬跟有生存優勢。
十三年蟬能與十七年蟬爭個高下，是因為它們生存的區域更靠南，能夠吸收更多的太陽熱量，冷夏對它們的傷害也弱一些。
所以十三年蟬雖然蟄伏期短于十七年，但生存能力并不比十七年蟬弱。
大自然是一個奇妙的數學家，而這些蟬，是頂級的生存大師
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