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週期蟬屬

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週期蟬屬
於2015年拍攝的第23群蟬Magicicada sp.
數種週期蟬的蟲鳴
科學分類 編輯
界： 動物界 Animalia
門： 節肢動物門 Arthropoda
綱： 昆蟲綱 Insecta
目： 半翅目 Hemiptera
亞目： 頸喙亞目 Auchenorrhyncha
科： 蟬科 Cicadidae
亞科： 姬蟬亞科 Cicadettinae
族： 突眼蟬族 Taphurini
屬： 週期蟬屬 Magicicada
W. T. Davis, 1925
模式種
十七年蟬（英語：Magicicada septendecim）
Magicicada septendecim
(Linnaeus, 1758)[1]
週期蟬
週期蟬的頭部特寫
畫家筆下的週期蟬

週期蟬（英語：periodical cicada）通常指週期蟬屬（學名：Magicicada），是半翅目蟬科的一屬，分佈於北美東部，其生命週期為十三年或十七年，相應被稱為十三年蟬或十七年蟬。幼蟲孵化後即鑽入地下，一生絕大多數時間在地下度過，靠吸食樹根的汁液生存。[2]在地下生活十三年或十七年後，同種蟬的若蟲同時破土而出，在4-6周內羽化、交配、產卵、死亡，而卵孵化後進入下一個生命週期。[3]因此某一年份在美國東部一些地方每過十三或十七年就會突然出現大量的蟬，成為一種奇景。此外，在印度東北部生活着一種以四年為生命週期的蟬（Chremistica ribhoi）[4]，在斐濟生活着一種以八年為生命週期的蟬（Raiateana knowlesi）[5]。

形態

成蟲有紅色突出的眼睛，胸部和背部為黑色，翅膀透明，翅脈為橙色或黑色。[6]一般2.4-3.3厘米長，比美國當地每年出現的蟬要小，雌性個體比雄性個體略大。[7]雄性會聚集起來鳴叫以吸引雌性來交配。其口器為針狀，可以刺穿樹皮吸食汁液。口器的尖利足以刺穿人的皮膚，會造成痛感，但無毒。也沒有證據顯示其會造成傳染病。他們對於成熟的植物損害不大，但不建議在其大規模出現的時候種植樹木和灌木。

生命週期

週期蟬的生命週期為13年和17年。科學家普遍認為的原因是，首先這兩個週期都很長，因為週期蟬出現於距今180萬年前，那時北美氣溫低，有時會遇到冷夏，成年蟬需要高溫，因此長生命週期可以提高成活率。其次這兩個週期都是質數，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，這樣可以避開其他種類的掠食者。如果不是質數，那麼最小公倍數就會小於兩者的積，換言之就有更多機會和自己天敵的生命週期相重疊，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]

孟菲斯大學的考克斯（Randel T. Cox）和阿肯色州大學的卡爾頓（C.E. Carlton）經過計算證明週期越長，成活率越高。假如在1500年的時間裏，每50年會出現一次冷夏。7年蟬的成活率是7%，11年蟬的成活率是51%，17年蟬的成活率是96%。

週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（英語：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

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

本屬包括以下物種：[14]

編號

在1898年，昆蟲學家查爾斯·萊斯特·馬拉特（英語：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，因此有些群並沒有發現對應的蟬，暫時空缺。1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，13，14，19，21，22，23群都出現過，第11群蟬和第21群蟬已經滅絕。因此現存一共有15群週期蟬。[16]

群編號 別稱 週期/年 上次出現 下次出現 分佈
1號群 藍嶺群 17 2012 2029 維吉尼亞州西部、西維吉尼亞州
2號群 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號群 艾奧瓦群 17 2014 2031 艾奧瓦州
4號群 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（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）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、艾奧瓦州局部[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（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）、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 巴頓魯治群[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（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）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
美國東部各群週期蟬的出現地點[已過時]

參考資料

  1. ^ Maxine Shoemaker Heath. Genera of American cicadas north of Mexico (Ph.D.論文). 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. （原始內容 (PDF)存檔於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. （原始內容存檔於2022-04-20）. 
  5. ^ Fijian Cicada (Raiateana knowlesi), Nanai. NatureFiji-MareqetiViti. 2018-03-07 [2022-10-04]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔 (PDF)於2012-08-26）. 
  7. ^ Capinera, John L. Encyclopedia of Entomology. Springer. 2008: 2785–2794 [2013-04-24]. ISBN 1-4020-6242-7. （原始內容存檔於2020-10-26）. 
  8. ^ 存档副本. [2013-04-24]. （原始內容存檔於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 （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 （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]. （原始內容存檔於2021-06-02）. 
  13. ^ Magicicada species. National Geographic Society. [12 June 2011]. （原始內容存檔於2017-02-26）. 
  14. ^ Magicicada Davis, 1925. GBIF. [2023-04-15]. （原始內容存檔於2023-03-10）. 
  15. ^ Marlatt, C. L. The Periodical Cicada. USDA. 1907: 28 [2013-04-24]. （原始內容存檔於2017-09-04）. 
  16. ^ Post, Susan L. A Trill of a Lifetime. The Illinois Steward. 2004 [9 June 2011]. （原始內容存檔於2007年5月10日）. 
  17. ^ Swarms of cicadas emerging in Midwest. Associated Press. 20 May 2007 [2015-10-20]. （原始內容存檔於2007-05-24）. 
  18. ^ Brood XXII (13-year) The Baton Rouge Brood. National Geographic Society. [28 August 2011]. （原始內容存檔於2011-09-03）. 
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