事実

• （１）　アメリカには姿形鳴き声の異なる３種類の周期ゼミがいて、それぞれが１７年の周期と１３年の周期を持つグループに分れている。言い換えると、姿形鳴き声からほとんど区別できず単に周期の違うセミが３種いる。すなわち、しばしば言う‘１７年ゼミ’、‘１３年ゼミ’とは種名ではなく、それぞれ３種のセミの総称である。

  １７年周期	１３年周期
  M.septendecim (LINNE)	M.tredecim (WALSH and RILEY)
  M.cassini (FISHER)	M.tredecassini ALEXANDER and MOORE
  M.septendecula ALEXANDER and MOORE	M.tredecula ALEXANDER and MOORE

  （表中、学名のM. はMagicicada の略）
  
• （２）　各産地では１７年か１３年のどちらかの周期だけを持ち、混生はほとんどない。
• （３）（同期性）　日本のセミのように同じ場所で毎年出現するのではなく、１つの産地では１３年、 または１７年ごとにしか発生せず、残りの１２年、１６年にはセミの出現がほとんど無い。
  したがって発生の年、周期ごとに全部で３０（＝１７＋１３）の年次集団（Brood）に分けられる。このうちのいくつかはすでに絶滅している。各々の生息地はただ１つの年次集団に属す。
  （注意）毎年のようにどこかの産地（年次集団）の発生があるので，米国全体で１７（１３）年おきでしか発生しないというわけではありません。誤解せぬように・・・。（後述「出現予定」の項参照）
• （４）　ある産地では何らかの原因で１７年の周期を持つグループから突然１３年目にセミが発生したことがある。
• （５）１３年ゼミと１７年ゼミの周期の違いは２齢期にのみ見られる。１７年ゼミは２齢期に４年間の摂食抑制があり、１３年ゼミよりも長い６年が必要になる。

注意

• 米国のセミはこの周期ゼミだけではありません。約175種いると言われています。
• 「日本のセミの一生が７年で、この周期ゼミも13年、17年と合わせて、すべて奇数」等と言うのは全く根拠のないことです。日本のセミの一生の長さについてはここをお読み下さい。

解析

これらの事実（特に同期性）を説明することが以前より試みられていますが、有名な説明に次の LloydとDybas の仮説があります。すなわち、１３年あるいは１７年ごとに一斉に羽化することで、そのあまりにも多い個体数によって鳥などの捕食者から逃れることができ（食べきれない！）、地中のモグラ地中の捕食者などからも、ある日羽化のため突然一斉にエサが無くなるためにエサとして当てにされなくなるという優位さがあるというものですが、なぜ１３、１７年でなければならないのか、という説明が不足しています。

その後数理科学者などがさまざまなモデルを考えて数学的にこれらの事実を説明しようともしたようですが、完全な解答は得られなかった（のだろう）と思います。たとえば、Hoppensteadt と Keller の論文［１］をみると、ある条件下で１１〜１７年周期の同期が起こることが説明されていますが、なぜ１３年、１７年であるかなどの説明はできていません。以上のことについて概論は下記の参考文献［２］を見て下さい。［４］は単なる文献表ではなく、その当時までの研究の流れを参考文献とともに追っていて非常に役立ちます。また、[９]はさらに９５年までの周期ゼミ研究の概略を述べ、どの論文で報告されたのかまで詳しく書いてあります。これは海外セミサイトへのリンク集にあるChris Simon研究室のサイトCicada Centralからリプリントをダウンロードできます。

ところで、最近（１９９７、参考文献［５］）静岡大学の吉村　仁氏が新しい説明を試みていますので、これをごく簡単に紹介しましょう。専門家でない私が読んだため、もしかすると誤って解釈した部分があるかもしれませんが、ご指摘下されば幸いです。尚、この論文の参考文献表は周期ゼミに関する文献を過去にさかのぼって網羅していてその点でも役に立ちます。［７］はご自身による［５］の解説（勿論これは日本語）ですので、合わせてご覧になることをおすすめします。さらに［８］は「素敵な挿絵も満載で、子どもから大人まで楽しめる科学読み物」になっています。ただし、これらは吉村氏の説であり真実かどうかの評価は未知です。

まず氷河期以前、先祖のセミ達は毎年出現していました。１世代は７〜９年ほど。氷河期が近づき気候が寒くなると、土壌の温度が下がり、幼虫の成育が遅くなります。また個体数も減り、地域によっては絶滅していったでしょう。さらに氷河期になると、ばらばらと羽化していては異性に巡り合うことができないので、同じ年に一斉に羽化する同期が始まります。ずれた年に羽化すれば生き残ることが困難になるわけです。ただし周期は１４〜１８年ほどで地域によって異なっていたでしょう。

ところが、隣り合った地域、あるいは地理的に重なり合った地域を繁殖域とするグループがある年に同時に羽化すると、当然交雑が起こり、その子孫の同期性が崩れていくことになります。すると一夏に羽化する個体数が減ることになり、生き残りが難しくなります。ということは出来るだけ他の周期を持つグループと同時に羽化しない方が有利になるわけです。すなわち同時に羽化しにくい素数の周期（１３、１７年）を持つグループが生き残っていくことになります。さて、氷河期が終わり温かくなると、個体数も増えていきます。しかし一旦同期しているセミ達にとって、LloydとDybasの説明で述べた理屈で、同期していることが捕食者からエスケープするうえで非常に有利に働き、現在の様な姿になったわけです。

周期ゼミの出現予定（2004~2021）

注意：これ以外の年次集団は絶滅して現在存在しない

種のA,B,C は各々*-decim , *-cassini , *-decula の3種を表す

参考文献（順不同）

[1] C.Hoppensteadt and B.Keller Synchronization of Periodical Cicada Emergences,

Science (Washington, D.C.) 194: 335-337 (1976)

[2] 伊藤嘉昭　大発生するセミ−周期ゼミとイワサキクサゼミ　１，２

インセクタリゥム　1982 Vol.19 　5,6
東京動物園協会

[3] 松香宏隆　１７年ゼミの生態

Cicada Vol.4 No.3/4 : 34-38　(1983)
日本セミの会

[4] 林正美　周期ゼミに関する文献

Cicada Vol.4 No.3/4: 39-46　(1983)
日本セミの会

[5] Jin Yoshimura The evolutionary origins of periodical cacadas during ice ages,

The American Naturalist