近日，湖南常德沅江流域“下雪”了，沅水大橋竟然出現(xiàn)了十厘米厚的“積雪”！橋上車輛因路面打滑失控引發(fā)車禍，導(dǎo)致大橋交通擁堵。
細(xì)看這“雪”，竟是由無數(shù)小蟲子組成。密密麻麻的蟲子們還在不停扭動(dòng)身體，令人頭皮發(fā)麻。
原來這些蟲子正是古詩詞中經(jīng)常出現(xiàn)的“蜉蝣”。“蜉蝣朝生而暮死”和“寄蜉蝣于天地”，說的都是它。
這九月飛雪不是天氣異變，而是一場(chǎng)蜉蝣集體出現(xiàn)并交配所造成的浩大奇觀，科學(xué)家把這種習(xí)性稱為“婚飛”。
圖片來源：三湘都市報(bào)
蜉蝣婚飛短暫生命綻放的瞬間
蜉蝣是一類水生昆蟲，幼年時(shí)期在水中度過，成年后在水面活動(dòng)。
平常，蜉蝣的身影難以一見。但到了特定時(shí)候，蜉蝣們就會(huì)一同從水中羽化出現(xiàn)。它們就跟商量好了一樣，一起在水上翩翩飛舞，形成遮天蔽日的龐大種群。
有生態(tài)學(xué)家認(rèn)為，蜉蝣這種周期性大規(guī)模出現(xiàn)的規(guī)律是一種特殊的演化策略，通過群體的掩護(hù)來降低個(gè)體被獵殺的可能性。
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羽化后的蜉蝣成蟲壽命非常短，大多數(shù)種類的成蟲期僅能維持一到兩天，因此古人常用蜉蝣來感嘆時(shí)光易逝。
短命的蜉蝣是一種無爪蜉（Dolania americana），其成蟲存活時(shí)間僅有不到 5 分鐘。在這極為有限的時(shí)間里，蜉蝣成蟲要盡快完成自己的交配使命。除了交配，其他事情都顯得次要。
蜉蝣成蟲的形態(tài)也在朝著高效繁衍的方向發(fā)生變化。它們的口器已經(jīng)發(fā)生退化，失去了進(jìn)食的功能。一些種類的雄性還有發(fā)達(dá)強(qiáng)健的復(fù)眼和前足，用來準(zhǔn)確尋找和抓握雌性。
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在集體婚飛完成交配后，雄性蜉蝣完成了任務(wù)便會(huì)率先死去。而雌性蜉蝣還吊著后一口氣，它們?cè)谏K結(jié)前還有后一件事要做。雌性蜉蝣會(huì)在水面附近盤旋，尋找合適的產(chǎn)卵位置，將后代產(chǎn)入水中隨即死去。
至此，這一代蜉蝣短暫的成蟲期結(jié)束。水中的卵將孵化成稚蟲，延續(xù)下一代的故事。經(jīng)過長達(dá)一年至數(shù)年的生長發(fā)育，下一代蜉蝣便會(huì)浮出水面變?yōu)槌上x，再次上演婚飛大戲。
婚飛既是蜉蝣生命的終點(diǎn)也是起點(diǎn)，千萬年來這樣的輪回周而復(fù)始。
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蜉蝣婚飛擾人但對(duì)環(huán)境益處不小
當(dāng)蜉蝣的婚飛規(guī)模過大時(shí)會(huì)造成生活不便，比如這次湖南沅水大橋的車禍。但蜉蝣婚飛對(duì)大自然來說，卻是一件有著兩大益處的好事。
1、蜉蝣作為食物鏈的一環(huán)滋養(yǎng)著多種動(dòng)物
幼年時(shí)期的蜉蝣在水里以腐殖質(zhì)和藻類植物為食，是河流生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)消費(fèi)者。諸多魚類鳥類又以蜉蝣為食，河流生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量得以向更高級(jí)流動(dòng)。
圖片來源：作者漢化自flow-mer.org.au
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蜉蝣出沒往往代表著水質(zhì)良好
水質(zhì)監(jiān)測(cè)時(shí)不僅要測(cè)量 pH、溶解氧等理化參數(shù)，還會(huì)用到蜉蝣相關(guān)的生物指標(biāo)——EPT 指數(shù)。
EPT指數(shù)的名字，來源于三類昆蟲的英文名：E=Ephemeroptera（蜉蝣所屬的蜉蝣目）、P=Plecoptera（石蠅所屬的襀翅目）和T=Trichoptera（石蛾所屬的毛翅目）。
以蜉蝣為首的這三類水生昆蟲都生活在清澈潔凈的水流中，且耐污能力差，所以它們數(shù)量多意味著水質(zhì)好。
圖片來源：作者漢化自參考資料 Lenat，1988
蜉蝣雖小，益處頗多
蜉蝣婚飛的特殊現(xiàn)象，給人類帶來的也并非只有不便。有科學(xué)家受這種現(xiàn)象的啟迪，開發(fā)出一套名為“蜉蝣算法”的群智能優(yōu)化算法。
這套算法聚焦于雄性及雌性蜉蝣的移動(dòng)策略以及它們交配的過程，其中雄性基于經(jīng)驗(yàn)和相鄰個(gè)體調(diào)整位置，雌性則會(huì)被“優(yōu)雄性”吸引。
在每次迭代過程中，蜉蝣算法還會(huì)基于位置變更和交配產(chǎn)生后代蜉蝣的情況來重新計(jì)算適應(yīng)度。該算法被應(yīng)用于優(yōu)化問題求解，在解決復(fù)雜問題時(shí)表現(xiàn)出色。蜉蝣算法的相關(guān)研究方興未艾。
圖片來源：cnki.net
除了算法，人們還利用蜉蝣還開發(fā)了一種休閑娛樂活動(dòng)的玩法。
釣魚的人估計(jì)聽過，甚至用過一種特殊的“飛蠅釣”。飛蠅釣是指用模擬蜉蝣等水生昆蟲的仿生誘餌，來誘騙一些特定的捕食性魚類上鉤。
蜉蝣形狀的飛蠅誘餌對(duì)鱒魚為有效，可謂釣鱒魚必備。為了更好地欺騙虹鱒魚，蜉蝣飛蠅釣餌的細(xì)節(jié)非常講究，甚至還原了蜉蝣腹部的尾須結(jié)構(gòu)。形態(tài)如此逼真的釣餌，再配合上釣手的拽線動(dòng)作，哪條鱒魚看了不迷糊。
圖片來源：img.kwcdn.com
蜉蝣不僅是魚類鳥類的獵物，人類也將它們視為美食。
昆蟲吃起來高蛋白嘎嘣脆已經(jīng)不是啥新鮮事了，西南地區(qū)炸竹蟲和東北地區(qū)烤蠶蛹都遠(yuǎn)近聞名。
全世界共有 19 種蜉蝣走上了人類的餐桌，吃蜉蝣的地方主要是馬達(dá)加斯加、巴布亞新幾內(nèi)亞和印度尼西亞等十個(gè)國家。
人類烹制蜉蝣的方法，還挺豐富多樣。有將蜉蝣曬干后裹上面粉，制成面糊再做成餅干的。有用香蕉葉包住一坨蜉蝣后，扔到火坑里煨熟的。
鱒魚：“誰跟我搶吃的？！”圖片來源：thefield.co.uk
蜉蝣婚飛擾亂人類生活解決之道在于燈光
蜉蝣婚飛再壯觀好看，蜉蝣再有益水質(zhì)，還是得解決蟲群影響居民生活的問題。
有關(guān)蜉蝣趨光性的研究，或許能提供一些解決思路。
圖片來源：arrowexterminators.com
某些特定波長的燈光對(duì)蜉蝣有顯著吸引力，比如波長較短的藍(lán)光和綠光。在橋梁上游放置藍(lán)綠燈光設(shè)備，可能會(huì)使蜉蝣定向聚集，相對(duì)遠(yuǎn)離橋梁。
除了波長，蜉蝣還對(duì)白光 LED 燈的色溫表現(xiàn)出明顯趨性。蜉蝣更喜歡 4800K 高色溫，而討厭 2200K 低色溫。將橋梁照明設(shè)施替換為低色溫 LED 光源，或許也是個(gè)不錯(cuò)的辦法。
兩種 LED 燈吸引蜉蝣能力對(duì)比（左：高色溫；右：低色溫）
或許在未來，改良光照設(shè)備能夠降低蜉蝣婚飛對(duì)人類生活的影響。那時(shí)，河流上忙活的蜉蝣們可以繼續(xù)行使生命的輪回。橋梁上忙碌的人類們，也可以安全通行，奔赴目的地。二者互不相擾，和諧共存。
為解決蜉蝣婚飛問題進(jìn)行的燈光優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 圖片來源：參考資料2017
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[8]https://en.wikipedia.org/wiki/Mayfly
策劃制作
作者丨葛應(yīng)強(qiáng) 北京林業(yè)大學(xué)野生動(dòng)植物保護(hù)與利用 碩士
審核丨殷海生 中科院上海昆蟲博物館 研究員級(jí)高級(jí)工程師
策劃丨何通
責(zé)編丨何通
審校丨徐來、林林
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