Ein großes Ereignis in der Insektenwelt rückt näher. Ab April oder Mai wird je nach Breitengrad eine der größten Bruten von 17-jährigen Zikaden in einem Dutzend Bundesstaaten aus dem Untergrund auftauchen, von New York nach Westen bis Illinois und nach Süden bis nach Nordgeorgien . Diese Gruppe ist als Brut X bekannt, wie in der römischen Ziffer für 10.
Etwa vier Wochen lang klingeln Wald- und Vorstadtgebiete mit pfeifenden und summenden Paarungsrufen der Zikaden. Nach der Paarung legt jedes Weibchen Hunderte von Eiern in bleistiftgroße Äste.
Dann werden die erwachsenen Zikaden sterben. Sobald die Eier schlüpfen, fallen neue Zikadennymphen von den Bäumen und graben sich wieder in den Untergrund, wodurch der Zyklus erneut beginnt.
Es gibt vielleicht 3.000 bis 4.000 Zikadenarten auf der ganzen Welt, aber die 13- und 17-jährigen periodischen Zikaden im Osten der USA scheinen einzigartig darin zu sein, lange Entwicklungszeiten von Jugendlichen mit synchronisierten, massenhaften erwachsenen Emergenzen zu kombinieren.
Diese Ereignisse werfen sowohl für Entomologen als auch für die Öffentlichkeit viele Fragen auf. Was machen Zikaden 13 oder 17 Jahre lang im Untergrund? Was essen Sie? Warum sind ihre Lebenszyklen so lang? Warum sind sie synchronisiert? Und beeinflusst der Klimawandel dieses Wunder der Insektenwelt?
Wir untersuchen periodische Zikaden, um Fragen zu Biodiversität, Biogeographie , Verhalten und Ökologie zu verstehen - zur Evolution, Naturgeschichte und geografischen Verteilung des Lebens. Wir haben viele überraschende Dinge über diese Insekten gelernt: Zum Beispiel können sie durch die Zeit reisen, indem sie ihre Lebenszyklen in Schritten von vier Jahren ändern. Es ist kein Zufall, dass der wissenschaftliche Name für periodische 13- und 17-jährige Zikaden Magicicada ist , abgekürzt von "magische Zikade".
Naturgeschichte
Periodische Zikaden sind als Arten älter als die Wälder, in denen sie leben. Die molekulare Analyse hat gezeigt, dass sich der Vorfahr der aktuellen Magicicada- Arten vor etwa 4 Millionen Jahren in zwei Linien aufteilte . Etwa 1,5 Millionen Jahre später spaltete sich eine dieser Linien erneut. Die resultierenden drei Linien sind die Grundlage der modernen Zeitschrift Zikade Artengruppen , Decim, Cassini und Decula .
Frühe amerikanische Kolonisten trafen zum ersten Mal in Massachusetts auf periodische Zikaden. Das plötzliche Auftreten so vieler Insekten erinnerte sie an biblische Heuschreckenplagen, die eine Art Heuschrecke sind. So wurde der Name "Heuschrecke" in Nordamerika fälschlicherweise mit Zikaden in Verbindung gebracht.
Während des 19. Jahrhunderts erarbeiteten namhafte Entomologen wie Benjamin Walsh , CV Riley und Charles Marlatt die erstaunliche Biologie periodischer Zikaden. Sie stellten fest, dass Zikaden im Gegensatz zu Heuschrecken oder anderen Heuschrecken keine Blätter kauen, keine Ernte dezimieren oder in Schwärmen fliegen.
Stattdessen verbringen diese Insekten den größten Teil ihres Lebens außer Sichtweite, wachsen unter der Erde und ernähren sich von Pflanzenwurzeln, während sie fünf Jugendstadien durchlaufen. Ihre synchronisierten Notfälle sind vorhersehbar und treten nach einem Uhrwerk von 17 Jahren im Norden und 13 Jahren im Süden und im Mississippi-Tal auf. Es gibt mehrere regionale Jahresklassen, die als Bruten bezeichnet werden.
Sicherheit in Zahlen
Das Hauptmerkmal der Magicicada- Biologie ist, dass diese Insekten in großer Zahl auftauchen. Dies erhöht ihre Chancen, ihre oberste Schlüsselaufgabe zu erfüllen: Partner zu finden.
Dichte Notfälle bieten auch das, was Wissenschaftler als Raubtier-Sättigungs-Verteidigung bezeichnen. Jedes Raubtier, das sich von Zikaden ernährt, sei es ein Fuchs, ein Eichhörnchen, eine Fledermaus oder ein Vogel, wird sich satt essen, lange bevor es alle Insekten in der Gegend verzehrt und viele Überlebende zurücklässt.
Während periodische Zikaden größtenteils alle 17 oder 13 Jahre planmäßig erscheinen, taucht häufig eine kleine Gruppe vier Jahre früher oder später auf. Früh aufkommende Zikaden können schneller wachsende Individuen sein, die Zugang zu reichlich Nahrung hatten, und die Nachzügler können Individuen sein, die von weniger lebten.
Wenn sich die Wachstumsbedingungen im Laufe der Zeit ändern, ist es wichtig, dass diese Art von Lebenszykluswechsel möglich ist und in günstigen Zeiten entweder vier Jahre früher oder in schwierigeren Zeiten vier Jahre zu spät herauskommt. Wenn eine plötzliche warme oder kalte Phase dazu führt, dass eine große Anzahl von Zikaden einen einmaligen Fehler macht und um vier Jahre vom Zeitplan abweicht, können die Insekten in ausreichender Anzahl auftauchen, um Raubtiere zu sättigen und zu einem neuen Zeitplan überzugehen.
Volkszählungszeit für Brut X.
Als sich die Gletscher vor etwa 10.000 bis 20.000 Jahren aus den heutigen USA zurückzogen, füllten periodische Zikaden die östlichen Wälder. Das vorübergehende Umschalten des Lebenszyklus hat ein komplexes Brutmosaik gebildet.
Heute gibt es 12 Bruten von 17-jährigen Zikaden in nordöstlichen Laubwäldern, in denen Bäume im Winter Blätter fallen lassen. Diese Gruppen sind fortlaufend nummeriert und passen wie ein riesiges Puzzle zusammen. Im Südosten und im Mississippi-Tal gibt es drei Bruten von 13-jährigen Zikaden.
Da periodische Zikaden klimasensitiv sind, spiegeln die Muster ihrer Bruten und Arten klimatische Veränderungen wider. Zum Beispiel weisen genetische und andere Daten aus unserer Arbeit darauf hin, dass sich die 13-jährige Art Magicicada neotredecim , die im oberen Mississippi-Tal vorkommt, kurz nach der letzten Vereisung gebildet hat. Als sich die Umwelt erwärmte, entstanden nach 13 Jahren im Untergrund nacheinander 17-jährige Zikaden in der Region, bis sie dauerhaft in einen 13-jährigen Zyklus überführt wurden .
Es ist jedoch nicht klar, ob sich Zikaden so schnell weiterentwickeln können, wie Menschen ihre Umwelt verändern. Obwohl periodische Zikaden Waldränder bevorzugen und in Vorstädten gedeihen, können sie die Entwaldung nicht überleben oder sich in Gebieten ohne Bäume vermehren.
In der Tat sind einige Bruten bereits ausgestorben. Im späten 19. Jahrhundert verschwand eine Brut (XXI) aus Nordflorida und Georgia. Ein weiteres (XI) ist im Nordosten von Connecticut seit etwa 1954 ausgestorben, und ein drittes (VII) im Bundesstaat New York ist seit Beginn der Kartierung Mitte des 19. Jahrhunderts von acht Landkreisen auf einen geschrumpft.
Der Klimawandel könnte auch weitreichende Auswirkungen haben. Während sich das US-Klima erwärmt, können längere Vegetationsperioden eine größere Nahrungsmittelversorgung bieten. Dies könnte schließlich mehr 17-jährige Zikaden in 13-jährige Zikaden verwandeln , genau wie die Erwärmung in der Vergangenheit die Magicicada neotredecim verändert hat . In Cincinnati und im U-Bahn-Gebiet Baltimore-Washington sowie in den Jahren 1969, 2003 und 2020 im U-Bahn-Gebiet Chicago traten in den Jahren 1969, 2003 und 2020 große frühe Notfälle auf - potenzielle Vorboten dieser Art von Veränderungen.
Forscher benötigen detaillierte, qualitativ hochwertige Informationen, um die Zikadenverteilungen im Laufe der Zeit verfolgen zu können.
Hilf mit, die Zikaden in deiner Nähe zu zählen
Bürgerwissenschaftler spielen bei diesen Bemühungen eine Schlüsselrolle, da die periodischen Zikadenpopulationen so groß sind und ihre erwachsenen Erscheinungen nur wenige Wochen dauern.
Freiwillige, die die Entstehung von Brood X in diesem Frühjahr dokumentieren möchten, können die Cicada Safari-Handy-App herunterladen , Schnappschüsse bereitstellen und unsere Forschung in Echtzeit online unter www.cicadas.uconn.edu verfolgen . Verpassen Sie es nicht - die nächste Gelegenheit wird sich erst ergeben, wenn die Bruten XIII und XIX im Jahr 2024 auftauchen .
Dieser Artikel wird von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Den Originalartikel finden Sie hier .
John Cooley ist Assistenzprofessor für Ökologie und Evolutionsbiologie an der University of Connecticut. Er wurde von der National Science Foundation und National Geographic finanziert. Chris Simon ist Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie an der University of Connecticut. Sie erhält Mittel von der National Science Foundation.
