مليارات من حشرات الزيز على وشك الخروج من تحت الأرض في تقارب نادر

في أعقاب كسوف الشمس الأخير في أمريكا الشمالية، يلوح في الأفق حدث طبيعي تاريخي آخر.من أواخر أبريل حتى يونيو 2024، ستظهر أكبر حضنة من الزيز البالغة من العمر 13 عامًا، والمعروفة باسم Brood XIX، مع حضنة من الغرب الأوسط مكونة من 17 عامًا من الزيز، Brood XIII.

هذا الحدث سوف يؤثر على 17 ولاية, ، من ولاية ماريلاند غربًا إلى ولاية أيوا وجنوبًا إلى أركنساس وألاباما وشمال جورجيا وكارولينا وفرجينيا وميريلاند.ظهور مشترك كهذا لحضنتين محددتين بدورات حياة مختلفة يحدث مرة واحدة فقط كل 221 سنة.وكانت المرة الأخيرة التي ظهرت فيها هاتان المجموعتان معًا في عام 1803، عندما كان توماس جيفرسون رئيسًا.

لمدة أربعة أسابيع تقريبًا، ستصدر مناطق الغابات والضواحي المتفرقة أصوات صفير الزيز المميزة وأزيزها ونقيقها.بعد التزاوج، تضع كل أنثى مئات البيض في أغصان شجرة بحجم قلم الرصاص.ثم تموت الزيز البالغة.بمجرد أن يفقس البيض، ستسقط حوريات الزيز الجديدة من الأشجار وتحفر عائدة تحت الأرض، لتبدأ الدورة مرة أخرى.

ربما يكون هناك ما بين 3000 إلى 5000 نوع من الزيز حول العالم، ولكن الزيز الدوري الذي يبلغ عمره 13 و17 عامًا في شرق الولايات المتحدة لا يزال موجودًا.يبدو أنها فريدة من نوعها في الجمع بين فترات نمو الأحداث الطويلة تحت الأرض والظهور الجماعي المتزامن للبالغين.هناك نوعان آخران من حشرات الزيز الدورية المعروفة في العالم، واحدة في شمال شرق الهند وواحدة في فيجي، لكن دورات حياتهما تبلغ أربع سنوات وثماني سنوات فقط، على التوالي.

تثير الزيز الدورية العديد من الأسئلة لعلماء الحشرات والجمهور على حد سواء.ماذا تفعل الزيز تحت الأرض لمدة 13 أو 17 عامًا؟لماذا دورات حياتهم طويلة جدا؟لماذا تتم مزامنتها؟هل سيتفاعل الحضنان اللذان سيظهران هذا الربيع؟كيف يمكن للعلماء المواطنين المساعدة في توثيق هذا الظهور؟وهل يؤثر تغير المناخ على أعجوبة عالم الحشرات هذه؟

نحن دراسة الزيز الدورية لفهم الأسئلة حول التنوع البيولوجي، الجغرافيا الحيوية, السلوك والبيئة – التطور والتاريخ الطبيعي والتوزيع الجغرافي للحياة.ليس من قبيل المصادفة أن الاسم العلمي للزيز الدوري الذي يبلغ عمره 13 و17 عامًا هو ماجيكادا, ، مختصرة من "الزيز السحري".

الزوار القدماء

كأنواع، فإن الزيز الدورية أقدم من الغابات التي تعيش فيها.وقد أظهر التحليل الجزيئي أنه منذ حوالي 4 ملايين سنة، سلف التيار ماجيكادا صِنف انقسمت إلى سلالتين.وبعد حوالي 1.5 مليون سنة، انقسمت إحدى تلك السلالات مرة أخرى.السلالات الثلاثة الناتجة هي أساس مجموعات أنواع الزيز الدورية الحديثة، ديسيم، كاسيني و ديكولا.

واجه المستعمرون الأمريكيون الأوائل الزيز الدوري لأول مرة في ماساتشوستس.وقد ذكّرهم الظهور المفاجئ للعديد من الحشرات بضربات الجراد المذكورة في الكتاب المقدس، وهو نوع من الجراد.وهكذا أصبح اسم "الجراد" مرتبطًا بشكل غير صحيح بحشرات الزيز في أمريكا الشمالية.

خلال القرن التاسع عشر، ظهر علماء الحشرات البارزون مثل بنيامين والش, السيرة الذاتيةرايلي و تشارلز مارلات توصل إلى علم الأحياء المذهل لحشرات الزيز الدورية.لقد أثبتوا أنه على عكس الجراد أو الجنادب الأخرى، فإن الزيز لا يمضغ أوراق الشجر، أو يقضي على المحاصيل، أو يطير في أسراب.

وبدلاً من ذلك، تقضي هذه الحشرات معظم حياتها بعيدًا عن الأنظار، وتنمو تحت الأرض وتتغذى على جذور النباتات أثناء مرورها بخمس مراحل يافعة.يمكن التنبؤ بنشوئها المتزامن، حيث تحدث وفقًا لجدول زمني مدته 17 عامًا في الشمال و13 عامًا في الجنوب ووادي المسيسيبي.هناك عدة فصول سنوية إقليمية تُعرف باسم الحضنة.

يمثل كل لون على هذه الخريطة حضنة من الزيز عمرها 13 أو 17 عامًا، والتي أشار إليها باحثون من جامعة كونيتيكت يراقبون جوقات الزيز النشطة.ستظهر Broods XIII (بني) وXIX (برتقالي) في عام 2024.انقر على أي نقطة لمعرفة الحضنة التي تنتمي إليها.مصدر: جامعة كونيتيكت, ، تستخدم بإذن.

التصرف في انسجام تام

السمة الرئيسية ل ماجيكادا علم الأحياء هو أن هذه الحشرات تظهر بشكل متزامن بأعداد ضخمة تصل إلى 1.5 مليون للدونم الواحد.وهذا يزيد من فرصهم في إنجاز مهمتهم الرئيسية فوق الأرض:العثور على الاصحاب.

توفر حالات الظهور الكثيفة أيضًا ما يسميه العلماء إشباع المفترس أو دفاع الأمان في الأعداد.أي حيوان مفترس يتغذى على الزيز، سواء كان ثعلبًا أو سنجابًا أو خفاشًا أو طائرًا، سوف يأكل حتى شبعه قبل وقت طويل من أن يلتهم جميع الحشرات الموجودة في المنطقة، تاركًا وراءه العديد من الناجين.

في حين أن الزيز الدوري يخرج إلى حد كبير في الموعد المحدد كل 17 أو 13 عامًا، فغالبًا ما تظهر مجموعة صغيرة مبكرًا أو متأخرًا بأربع سنوات.قد تكون حشرات الزيز الناشئة في وقت مبكر أفرادًا أسرع نموًا ولديها إمكانية الوصول إلى طعام وفير، وقد يكون المتخلفون أفرادًا يعيشون على قدر أقل.

إذا تغيرت ظروف النمو بمرور الوقت، كما يحدث الآن مع ارتفاع درجة حرارة المناخ، فإن امتلاك القدرة على تغيير هذا النوع من دورة الحياة والخروج إما مبكرًا بأربع سنوات في الأوقات المواتية أو متأخرًا بأربع سنوات في الأوقات الأكثر صعوبة يصبح أمرًا مهمًا.إذا تسببت مرحلة دافئة أو باردة مفاجئة في خروج عدد كبير من حشرات الزيز خارج الجدول الزمني لمدة أربع سنوات، فيمكن أن تظهر الحشرات بأعداد كافية لإشباع الحيوانات المفترسة والتحول إلى جدول زمني جديد.

هل سيتحول تغير المناخ ماجيكادا الساعات؟

مع تراجع الأنهار الجليدية مما يعرف الآن بالولايات المتحدة.منذ حوالي 10.000 إلى 20.000 سنة، كانت حشرات الزيز تملأ الغابات الشرقية.لقد شكل تبديل دورة الحياة المؤقتة في مواقع متنوعة فسيفساء معقدة من الحضنة.

يوجد اليوم 12 حاضنة من الزيز الدورية التي يبلغ عمرها 17 عامًا في الغابات النفضية الشمالية الشرقية، حيث تسقط الأشجار أوراقها في الشتاء.يتم ترقيم هذه المجموعات بالتسلسل وتتناسب معًا مثل أحجية الصور المقطوعة العملاقة.يوجد في الجنوب الشرقي ووادي المسيسيبي ثلاث حاضنات من الزيز عمرها 13 عامًا.

نظرًا لأن الزيز الدوري حساس للمناخ، فإن أنماط حضنته وأنواعه تعكس التغيرات المناخية.على سبيل المثال، تشير البيانات الجينية وغيرها من البيانات من عملنا إلى أن عمر النوع 13 عامًا ماجيككادا نيوتريديسيم, والتي توجد في وادي المسيسيبي العلوي، تشكلت خلال فترة ما بين العصور الجليدية السابقة منذ حوالي 200000 سنة.

ومع ارتفاع درجة حرارة البيئة، ظهرت حشرات الزيز في المنطقة لمدة 17 عامًا على التوالي، جيلًا بعد جيل، بعد 13 عامًا تحت الأرض.في النهاية، هم تحولت بشكل دائم إلى دورة مدتها 13 عاما.

ولكن ليس من الواضح ما إذا كان السيكادا يمكن أن يستمر في التطور بنفس السرعة التي يغير بها البشر بيئتهم.على الرغم من أن الزيز الدورية تفضل حواف الغابات وتزدهر في مناطق الضواحي، إلا أنها لا تستطيع البقاء على قيد الحياة إزالة الغابات أو تتكاثر بنجاح في المناطق الخالية من الأشجار.

في الواقع، بعض الحضنة انقرضت بالفعل.في أواخر القرن التاسع عشر، اختفت حضنة واحدة (الحادي والعشرون) من شمال فلوريدا وجورجيا.وقد انقرضت مقاطعة أخرى (XI) في شمال شرق ولاية كونيتيكت منذ عام 1954 تقريبًا، وتقلصت مقاطعة ثالثة (VII) في شمال ولاية نيويورك من ثماني مقاطعات إلى مقاطعة واحدة منذ بدء رسم الخرائط لأول مرة في منتصف القرن التاسع عشر.

ومن الممكن أن يكون لتغير المناخ أيضًا آثار بعيدة المدى.كما الولايات المتحدة.ومع ارتفاع درجة حرارة المناخ، فإن مواسم النمو الأطول قد توفر إمدادات غذائية أكبر.قد يؤدي هذا في نهاية المطاف إلى تحويل المزيد من الزيز التي تبلغ من العمر 17 عامًا إلى 13 عامًا من الزيز، تمامًا كما حدث مع ارتفاع درجات الحرارة في الماضي. تغيير ماجيككادا نيوتريديسيم.

حدثت حالات ظهور مبكرة في عام 2017 في سينسيناتي ومنطقة مترو بالتيمور-واشنطن، وفي الأعوام 1969 و2003 و2020 في منطقة مترو شيكاغو، مع مشاركة عدد أكبر من الأفراد في الأجيال المتعاقبة.نحن نفترض أن هذا كان بسبب ارتفاع درجة حرارة المناخ.

في عام 2024، ستظهر الحضنة XIII البالغة من العمر 17 عامًا متاخمة جغرافيًا للحضنة XIX البالغة من العمر 13 عامًا.ومع ذلك، وعلى النقيض من بعض التقارير الإعلامية الأخيرة، فإنهما لن يتداخلا.ونحن نعرف ذلك لأننا رسمنا خرائط لها في الأجيال السابقة عندما ظهرت بشكل منفصل.في المنطقة المجاورة، لا نستطيع التمييز بين الحضنتين.إنهم متطابقون في المظهر والأغنية والوراثة.

يحتاج الباحثون إلى معلومات مفصلة عالية الجودة لتتبع توزيعات الزيز مع مرور الوقت.يعد العلماء المواطنون عنصرًا أساسيًا في هذا الجهد لأن أعداد الزيز الدورية كبيرة جدًا ولا يستمر ظهورها البالغ إلا لبضعة أسابيع.

يمكن للمتطوعين الذين يرغبون في المساعدة في توثيق ظهور 2024 تنزيل الملف تطبيق الهاتف المحمول Cicada Safari, ، قم بتقديم لقطات ومتابعة أبحاثنا في الوقت الفعلي عبر الإنترنت على www.cicadas.uconn.edu.سيكون من الصعب تجاهل حشرات الزيز إذا كانت في منطقتك، فلماذا لا تتعلم تقديرها والاستمتاع بها؟

هذه نسخة محدثة من مقال نُشرت في الأصل في 12 مارس 2021.