交配蝉需要17年的发育。

今年它们出现的时候会哼唱，合唱声很大，高达100分贝。

昆虫界的一件大事要来了。

从4月或5月的某个时候开始，根据纬度的不同，17年来最大的蝉群之一将从纽约西部到伊利诺伊州，然后到佐治亚州北部。

大约四周后，在树木繁茂的地区和郊区将会听到蝉的哨声和嗡嗡的交配声。

交配后，每只雌性会在铅笔大小的树枝上产下数百个卵。

然后成年蝉就会死去。

一旦卵孵化，新的蝉若虫将从树上落下，回到地面挖洞，再次开始循环。

世界上可能有3000至4000种蝉，但美国东部蝉的13年和17年周期似乎是独一无二的，它将幼虫发育时间长和成虫同步羽化结合在一起。

这些事件给昆虫学家和公众提出了许多问题。

蝉在地下13、17年做什么？

他们吃什么？

为什么它们的生命周期这么长？

为什么它们是同步的？

气候变化会影响这个昆虫世界的奇迹吗？

我们研究周期性蝉，以了解与生物多样性、生物地理学、行为和生态学相关的问题——生命的进化、自然历史和地理分布。

我们已经了解了这些昆虫的许多令人惊讶的事情:例如，它们可以通过每四年改变一次生命周期来进行时间旅行。

13、17年蝉的学名是magic蝉，是“魔蝉”的简称，这绝非偶然。

作为一个物种，周期性蝉比它们栖息的森林还要古老。

分子分析表明，大约400万年前，现在的木蝉物种的祖先分裂成两个谱系。

大约150万年后，其中一个谱系再次分裂。

由此产生的三个谱系是现代周期性蝉种群德基姆、卡西尼和迪库拉的基础。

早期的美国殖民者在马萨诸塞州第一次遇到周期性的蝉。

这么多昆虫的突然出现让他们想起了圣经中的蝗灾。

这就是为什么“蝗虫”这个名字在北美被错误地与蝉联系在一起。

他们证实，与蝗虫不同，蝉不能咀嚼树叶，吞食庄稼，也不能成群飞行。

相反，这些昆虫一生的大部分时间都在看不见的地方度过。它们生长在地下，在五个幼虫阶段以植物根部为食。

它们的同步出现是可以预测的，在北方有17年的时钟时间表，在南方和密西西比河流域有13年的同步出现。

有几个区域年度班，叫做孵化班。

在最后一个若虫阶段，蝉建造了一个出口隧道通往表面和出现。

然后，它们最后一次蜕皮，成为成年人。

数量上的安全。

魔蝉生物学的主要特点就是这些昆虫大量涌现。

这增加了他们完成关键任务的机会:找到配偶。

任何以蝉为食的捕食者，无论是狐狸、松鼠、蝙蝠还是鸟类，都会在吃掉该地区所有昆虫之前很久就吃饱了，留下许多幸存者。

虽然周期性的蝉基本上每17、13年准时出现一次，但一小群蝉通常会提前或延后4年出现。

前期出现的蝉可能是快速生长的个体，可以获得丰富的食物，而落后的个体可能是靠较少食物生活的个体。

如果随着时间的推移，生长条件发生变化，那么有能力改变这个生命周期，在有利时期早四年出现，或者在困难时期晚四年出现，这是非常重要的。

如果一个突然的温暖或寒冷时期导致大量蝉犯下一次性错误，在四年内偏离计划，这些昆虫可能会大量涌现，以满足捕食者的需要，并转移到新的时间表。

大约10，000到20，000年前，当冰川从今天的美洲消退时，蝉周期性地出现在东部森林中。

今天，在中国东北的落叶林中有12个17年周期性蝉的巢穴，那里的树木在冬天落叶。

这些组按顺序编号，放在一起就像一个巨大的拼图。

在东南部和密西西比河流域，有三个13岁蝉的巢穴。

因为周期性的蝉对气候比较敏感，所以它们的巢和种类的模式反映了气候的变化。

例如，我们工作中的基因和其他数据表明，在密西西比河流域上游发现的13岁物种Magicada new tredecm是在上一次冰川后不久形成的。

随着环境的变暖，这一带17年的蝉在地下13年，一代又一代的出现，直到永久转化为13年一个周期。

然而，尚不清楚蝉是否能像人类改变环境那样快速进化。

虽然周期性蝉更喜欢森林边缘，在郊区茁壮成长，但它们无法在森林砍伐后存活，也无法在没有树木的地区繁殖。

事实上，一些幼小的昆虫已经灭绝了。

19世纪末，北佛罗里达和佐治亚州的一个鸟巢消失了。

康涅狄格州东北部的另一个物种(XI)从1954年左右开始灭绝，纽约州北部的第三个物种(VII)从19世纪中期开始从8个县减少到1个县。

气候变化也可能产生深远的影响。

随着美国气候变暖，更长的生长季节可能会提供更多的食物供应。

这可能最终会让更多17年的蝉变成13年的蝉，就像过去的气候变暖改变了新蝉(Magicada New Tredecm)。

2017年，辛辛那提和巴尔的摩-华盛顿都市区出现了大规模的早期出现，1969年、2003年和2020年，芝加哥都市区出现了大规模的早期出现——这些都是这种变化的潜在先锋。

研究人员需要详细和高质量的信息来跟踪蝉的分布情况。

蝉巢图。

美国林业局的这张地图显示了不同种类的蝉会在何时何地出现。

市民在这一努力中发挥了关键作用，因为周期性蝉的数量如此之大，以至于它们的成虫羽化只能持续几周。