Milliarden von Zikaden werden in einer seltenen Konvergenz aus dem Untergrund auftauchen

Nach der jüngsten Sonnenfinsternis in Nordamerika zeichnet sich ein weiteres historisches Naturereignis ab.Von Ende April bis Juni 2024 wird die größte Brut 13-jähriger Zikaden, bekannt als Brut XIX, zusammen mit einer Brut 17-jähriger Zikaden aus dem Mittleren Westen, Brut XIII, schlüpfen.

Diese Veranstaltung wird betreffen 17 Staaten, von Maryland westlich nach Iowa und südlich nach Arkansas, Alabama und Nordgeorgia, den Carolinas, Virginia und Maryland.Ein solches gemeinsames Auftauchen zweier spezifischer Bruten mit unterschiedlichen Lebenszyklen kommt nur einmal alle 221 Jahre vor.Das letzte Mal, dass diese beiden Gruppen gemeinsam entstanden, war 1803, als Thomas Jefferson Präsident war.

Etwa vier Wochen lang werden vereinzelte Wald- und Vorstadtgebiete von den charakteristischen pfeifenden, summenden und zwitschernden Paarungsrufen der Zikaden erklingen.Nach der Paarung legt jedes Weibchen Hunderte von Eiern in bleistiftgroße Äste.Dann sterben die erwachsenen Zikaden.Sobald die Eier schlüpfen, fallen neue Zikadennymphen von den Bäumen und graben sich wieder unter die Erde, wodurch der Zyklus von neuem beginnt.

Es gibt vielleicht 3.000 bis 5.000 Zikadenarten auf der ganzen Welt, aber die 13- und 17-jährigen periodischen Zikaden im Osten der USAscheinen einzigartig zu sein, da sie lange Entwicklungszeiten von Jungtieren im Untergrund mit synchronisiertem, massenhaftem Auftauchen von Erwachsenen kombinieren.Es gibt zwei weitere bekannte periodische Zikaden auf der Welt, eine im Nordosten Indiens und eine auf Fidschi, aber diese haben nur einen Lebenszyklus von vier bzw. acht Jahren.

Periodisch auftretende Zikaden werfen sowohl für Entomologen als auch für die Öffentlichkeit viele Fragen auf.Was machen Zikaden 13 oder 17 Jahre lang unter der Erde?Warum sind ihre Lebenszyklen so lang?Warum sind sie synchronisiert?Werden die beiden in diesem Frühjahr schlüpfenden Bruten interagieren?Wie können Bürgerwissenschaftler dabei helfen, diese Entwicklung zu dokumentieren?Und hat der Klimawandel Auswirkungen auf dieses Wunder der Insektenwelt?

Wir Studieren Sie periodisch erscheinende Zikaden Fragen zu verstehen Biodiversität, Biogeographie, Verhalten und Ökologie – die Evolution, Naturgeschichte und geografische Verteilung des Lebens.Es ist kein Zufall, dass der wissenschaftliche Name für periodisch auftretende 13- und 17-jährige Zikaden lautet Magicicada, abgekürzt von „magic cicada“.

Antike Besucher

Periodische Zikaden sind als Arten älter als die Wälder, in denen sie leben.Molekulare Analysen haben gezeigt, dass der Vorfahre des Stroms vor etwa 4 Millionen Jahren entstand Magicicada Spezies in zwei Abstammungslinien aufgeteilt.Etwa 1,5 Millionen Jahre später spaltete sich eine dieser Linien erneut.Die daraus resultierenden drei Abstammungslinien bilden die Grundlage für die modernen periodischen Zikadenartengruppen. Decim, Cassini Und Decula.

Frühe amerikanische Kolonisten trafen erstmals in Massachusetts auf periodisch auftretende Zikaden.Das plötzliche Auftauchen so vieler Insekten erinnerte sie an biblische Heuschreckenplagen, eine Art Heuschrecke.So wurde der Name „Heuschrecke“ in Nordamerika fälschlicherweise mit Zikaden in Verbindung gebracht.

Im 19. Jahrhundert haben namhafte Entomologen wie Benjamin Walsh, LebenslaufRiley Und Charles Marlatt erarbeitete die erstaunliche Biologie periodischer Zikaden.Sie stellten fest, dass Zikaden im Gegensatz zu Heuschrecken oder anderen Heuschrecken keine Blätter kauen, keine Ernte dezimieren und nicht in Schwärmen fliegen.

Stattdessen verbringen diese Insekten die meiste Zeit ihres Lebens außer Sichtweite, wachsen unter der Erde und ernähren sich von Pflanzenwurzeln, während sie fünf Jugendstadien durchlaufen.Ihr synchronisiertes Auftauchen ist vorhersehbar und erfolgt nach einem Uhrwerk von 17 Jahren im Norden und 13 Jahren im Süden und im Mississippi-Tal.Es gibt mehrere regionale Jahresklassen, die als Bruten bezeichnet werden.

Jede Farbe auf dieser Karte stellt eine Brut 13- oder 17-jähriger Zikaden dar, die von Forschern der University of Connecticut bei der Beobachtung aktiver Zikadenchöre gekennzeichnet wurde.Die Bruten XIII (braun) und XIX (orange) werden im Jahr 2024 entstehen.Klicken Sie auf einen beliebigen Punkt, um zu sehen, zu welcher Brut er gehört.Quelle: Universität von Connecticut, Verwendung mit Genehmigung.

Gemeinsam handeln

Das Hauptmerkmal von Magicicada Die Biologie besagt, dass diese Insekten synchron in großer Zahl auftauchen – bis zu 1,5 Millionen pro Hektar.Dies erhöht ihre Chancen, ihre Schlüsselaufgabe über der Erde zu erfüllen:Partner finden.

Dichte Auftauchen bieten auch das, was Wissenschaftler als Räubersättigungs- oder Sicherheits-in-Zahlen-Verteidigung bezeichnen.Jedes Raubtier, das sich von Zikaden ernährt, sei es ein Fuchs, ein Eichhörnchen, eine Fledermaus oder ein Vogel, frisst sich satt, lange bevor es alle Insekten in der Gegend verzehrt hat, und lässt viele Überlebende zurück.

Während periodisch auftretende Zikaden größtenteils planmäßig alle 17 oder 13 Jahre auftauchen, schlüpft oft eine kleine Gruppe vier Jahre früher oder später.Früh auftauchende Zikaden könnten schneller wachsende Individuen sein, die Zugang zu reichlich Nahrung hatten, und die Nachzügler könnten Individuen sein, die mit weniger auskommen mussten.

Wenn sich die Wachstumsbedingungen im Laufe der Zeit ändern, wie es derzeit im Zuge der Klimaerwärmung der Fall ist, ist es wichtig, in der Lage zu sein, diese Art von Lebenszykluswechsel herbeizuführen und in günstigen Zeiten entweder vier Jahre früher oder in schwierigeren Zeiten vier Jahre zu spät hervorzubringen.Wenn eine plötzliche Wärme- oder Kältephase dazu führt, dass eine große Anzahl von Zikaden vier Jahre später aus dem Zeitplan schlüpft, können die Insekten in ausreichender Zahl auftauchen, um Raubtiere zu sättigen und auf einen neuen Zeitplan umzustellen.

Wird sich der Klimawandel verändern? Magicicada Uhren?

Als sich die Gletscher aus dem Gebiet der heutigen USA zurückzogenVor etwa 10.000 bis 20.000 Jahren füllten periodisch auftretende Zikaden die östlichen Wälder.Der vorübergehende Wechsel des Lebenszyklus an verschiedenen Standorten hat ein komplexes Brutmosaik gebildet.

Heute gibt es 12 Bruten 17-jähriger periodischer Zikaden in nordöstlichen Laubwäldern, in denen Bäume im Winter Blätter abwerfen.Diese Gruppen sind fortlaufend nummeriert und passen wie ein riesiges Puzzle zusammen.Im Südosten und im Mississippi-Tal gibt es drei Bruten 13-jähriger Zikaden.

Da periodisch auftretende Zikaden klimaempfindlich sind, spiegeln die Muster ihrer Bruten und Arten klimatische Veränderungen wider.Genetische und andere Daten aus unserer Arbeit deuten beispielsweise darauf hin, dass es sich um eine 13-jährige Art handelt Magicicada neotredecim, das im oberen Mississippi-Tal zu finden ist, entstand während einer früheren Zwischeneiszeit vor etwa 200.000 Jahren.

Als sich die Umwelt erwärmte, entstanden in der Gegend nach 13 Jahren im Untergrund Generation für Generation nach und nach 17-jährige Zikaden.Schließlich sind sie dauerhaft auf einen 13-Jahres-Zyklus verschoben.

Es ist jedoch nicht klar, ob sich Zikaden so schnell weiterentwickeln können, wie Menschen ihre Umwelt verändern.Obwohl periodische Zikaden Waldränder bevorzugen und in vorstädtischen Gebieten gedeihen, können sie nicht überleben Abholzung oder sich erfolgreich in Gebieten ohne Bäume vermehren.

Tatsächlich sind einige Bruten bereits ausgestorben.Im späten 19. Jahrhundert verschwand eine Brut (XXI) aus Nordflorida und Georgia.Ein weiterer (XI) ist im Nordosten von Connecticut seit etwa 1954 ausgestorben, und ein dritter (VII) im Norden des Bundesstaates New York ist seit Beginn der Kartierung Mitte des 19. Jahrhunderts von acht Landkreisen auf einen geschrumpft.

Der Klimawandel könnte auch weitreichendere Auswirkungen haben.Da die USAWenn sich das Klima erwärmt, können längere Vegetationsperioden zu einem größeren Nahrungsangebot führen.Dies könnte letztendlich dazu führen, dass sich weitere 17-jährige Zikaden in 13-jährige Zikaden verwandeln, genau wie die Erwärmung in der Vergangenheit verändert Magicicada neotredecim.

Frühe Ausbrüche ereigneten sich im Jahr 2017 in Cincinnati und im Großraum Baltimore-Washington sowie in den Jahren 1969, 2003 und 2020 im Großraum Chicago, wobei in aufeinanderfolgenden Generationen mehr Individuen beteiligt waren.Wir vermuten, dass dies auf die Klimaerwärmung zurückzuführen ist.

Im Jahr 2024 wird die 17-jährige Brut XIII geografisch neben der 13-jährigen Brut XIX entstehen.Entgegen einigen aktuellen Medienberichten wird es jedoch keine Überschneidungen geben.Wir wissen das, weil wir sie in früheren Generationen kartiert haben, als sie separat entstanden.Im Bereich der Adjazenz sind wir nicht in der Lage, die beiden Bruten voneinander zu unterscheiden.Sie sind in Aussehen, Gesang und Genetik identisch.

Forscher benötigen detaillierte und qualitativ hochwertige Informationen, um die Verteilung der Zikaden im Zeitverlauf zu verfolgen.Bürgerwissenschaftler sind für diese Bemühungen von entscheidender Bedeutung, da die periodisch auftretenden Zikadenpopulationen so groß sind und das Auftauchen erwachsener Zikaden nur wenige Wochen dauert.

Freiwillige, die dabei helfen möchten, die Entstehung von 2024 zu dokumentieren, können das herunterladen Cicada Safari-Handy-App, stellen Sie Schnappschüsse bereit und verfolgen Sie unsere Forschung in Echtzeit online unter www.cicadas.uconn.edu.Wenn es in Ihrer Nähe Zikaden gibt, kann man sie nur schwer ignorieren. Warum also nicht lernen, sie zu schätzen und Spaß zu haben?

Dies ist eine aktualisierte Version von ein Artikel ursprünglich veröffentlicht am 12. März 2021.