環品時論:蟬與樹 生物多樣性
說蟬是樹的寄生蟲有點怪怪的,但從蟬的生命周期來看,每一階段都與樹密切相關,而寄生也不一定都是負面的,良好的寄生關係可以讓宿主受益,蟬與樹的關係便是如此
2021/06/21 12308
圖說: 剛孵化的幼蟲,準備爬下樹進入土中圖片來源:MANABU/nature pro. /amanaimages

說蟬是樹的寄生蟲有點怪怪的,但從蟬的生命周期來看,每一階段都與樹密切相關,而寄生也不一定都是負面的,良好的寄生關係可以讓宿主受益,蟬與樹的關係便是如此。


全世界已知的蟬大約有3000種,廣泛分布在熱帶雨林、溫帶森林和沙漠灌木叢中。蟬的祖先可能誕生於2億年前,若回到恐龍生存的侏儸紀,在高大的銀杏樹上會發現巨大的蟬。 


蟬的發育過程有卵、幼蟲、成蟲三期,被歸類為「不完全變態」的昆蟲,這類昆蟲的幼蟲與成蟲的樣貌差別不大,不像「完全變態」的蝴蝶,幼蟲(蠶寶寶)與破蛹後的蝴蝶長得完全不一樣。


雖然蟬在樹上鳴叫的時間只有短短2~6周,但蟬其實是世界上最長壽的昆蟲。不像絕大多數的昆蟲可以在一年之中產生好幾代(看看家中的蟑螂就知道),蟬的壽命介於1到17年之間,又可分為「一年生」與「週期性」兩種,一年生蟬的壽命大約在1到5年間,所謂一年生指的是牠們每年都會出現,而不是壽命只有一年;而週期性蟬只出現在北美洲,其壽命只有兩種,13年與17年,這種蟬非常特別,每過13年或17年才出現一次,2021年正好是北美17年蟬中的第十群(brood X)的繁殖季,預計將有數以10億計的蟬同時破土,非常壯觀。為什麼週期性蟬的壽命這麼長,又為什麼壽命的數字都是除了1與本身之外不可整除的「質數」,那又是另外一則與地球史有關的生命故事。 


在蟬的漫長的生命中,絕大多數的時間是在土裡度過的。在夏季,雌蟬在枯木上用特殊的器官--產卵管挖出溝痕,把卵產在上面,這些卵要花上將近一年的時間才會孵化。 到了隔年的初夏,孵化的幼蟲會掉落在地上,並挖土把自己埋進地下。


蟬雖然會吸收樹根的養分、產卵時破壞樹木的枝幹,但樹木也因此不用在脆弱的樹枝上浪費養分,透過鑽出土壤的動作,成千上萬的蟬把氮氣帶到地面,促進森林的氮循環,蟬還透過死亡將養分釋放回土壤,就像在樹根周圍倒上一袋袋肥料,有助於森林的生長。


有關蟬在地下的幼蟲生活的研究非常的少,其原因之一是蟬的生長環境無法用人工複製,所以無法在實驗室中觀察,原因之二是蟬的生長時間太長,對研究者來說,數年內阻礙研究持續進行的變因太多,令人望之卻步,最後一點可能與蟬的「無害」有關,蟬是不折不扣的「素食者」,成蟲用口器刺穿樹皮吸取樹汁,幼蟲在地下則吸收樹根的汁液,像這樣寄生在植物根部的「食根昆蟲」很多,但多數不是用吸的,而是直接咬斷植物根部快速吸收養分,這種方式往往會造成宿主植物死亡。蟬在漫長的演化過程選擇與宿主共生的方式延續,諷刺的是,因為蟬不是「害蟲」,反而很少有經費投入研究如何「撲滅」牠們。


台灣目前已知的蟬種有59種,常見的有紅脈熊蟬、高砂熊蟬、台灣騷蟬、大坪暮蟬、台灣姬蟬、薄翅蟬、小蟪咕。曾有一篇成功大學生物多樣性研究所的論文 ,對於台灣的蟬與樹的關係做過研究,其發現,森林的類型與蟬的數量與多樣性有直接關聯,並將森林區分為三類:植栽林、破碎林與連續林,其中植栽林有最大量的蟬,每公頃出現18000隻左右的蟬,連續林的蟬隻數量雖然少,但多樣性卻非常豐富,而破碎林在多樣性與數量都是最少,這也是都市中的蟬鳴聲越來越少的原因。


氣溫、濕度、雨量等氣候環境與蟬出土、羽化的條件密切相關。「梅雨霽,暑風和。高柳亂蟬多。」出自北宋詞人周邦彥的《鶴沖天》,描述在五、六月的梅雨過後就要在蟬鳴聲中進入真正的夏季。在台灣,2016年的夏季曾出現「天候異常衝擊生態,夏蟬畸形率增十倍」的現象,中興大學昆蟲系唐立正教授分析表示,2016年初霸王級寒流來襲,雨量又多導致地表土壤溫度偏低,四月份溫度卻偏高,擾亂夏蟬體內荷爾蒙,才會衝擊部份提前羽化夏蟬,無法正常羽化,畸形率與死亡率偏高主因。 


蟬的演化策略就是數量,透過同時間大量的出現,雄性聚集在一起發出巨大聲響求偶,大幅提升交配成功率、並減少被天敵消滅的風險。森林的退化、氣候變遷的影響、土地的水泥/柏油化、來自廢棄物與空氣汙染的重金屬沉積在土壤中,這些因素都嚴重危害蟬的生存環境。 


蟬鳴正在逐漸消失,在城市取而代之的是工程與車輛噪音,在山區則只能用寂靜填補夏天缺席的蟬聲,下一個世代恐怕更難領會「蟬噪林逾靜,鳥鳴山更幽」的禪意。(出自南北朝·王籍《入若耶溪》)

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