Miliardi di cicale stanno per emergere dal sottosuolo in una rara convergenza

Sulla scia della recente eclissi solare del Nord America, un altro evento naturale storico è all’orizzonte.Da fine aprile a giugno 2024, la più grande covata di cicale di 13 anni, conosciuta come Brood XIX, emergerà con una covata di cicale di 17 anni del Midwest, Brood XIII.

Questo evento lo farà interessano 17 stati, dal Maryland a ovest fino all'Iowa e a sud nell'Arkansas, Alabama e Georgia settentrionale, Carolina, Virginia e Maryland.Una co-emergenza come questa di due covate specifiche con cicli di vita diversi accade solo una volta ogni 221 anni.L’ultima volta che questi due gruppi emersero insieme fu nel 1803, quando Thomas Jefferson era presidente.

Per circa quattro settimane, le aree boschive e suburbane sparse risuoneranno dei caratteristici richiami di accoppiamento dei fischi, dei ronzii e dei cinguettii delle cicale.Dopo l'accoppiamento, ogni femmina deporrà centinaia di uova sui rami degli alberi grandi come una matita.Allora le cicale adulte moriranno.Una volta che le uova si schiudono, nuove ninfe delle cicale cadranno dagli alberi e si rintanaranno sottoterra, ricominciando il ciclo.

Esistono forse dalle 3.000 alle 5.000 specie di cicale in tutto il mondo, ma le cicale periodiche di 13 e 17 anni degli Stati Uniti orientali.sembrano essere unici nel combinare lunghi tempi di sviluppo giovanile sottoterra con emergenze sincronizzate e di massa degli adulti.Esistono altre due cicale periodiche conosciute nel mondo, una nel nord-est dell'India e una nelle Fiji, ma queste hanno rispettivamente cicli di vita solo di quattro e otto anni.

Le cicale periodiche sollevano molte domande sia per gli entomologi che per il pubblico.Cosa fanno le cicale sottoterra per 13 o 17 anni?Perché i loro cicli vitali sono così lunghi?Perché sono sincronizzati?Le due covate che emergeranno questa primavera interagiranno?Come possono gli scienziati cittadini contribuire a documentare questa emergenza?E il cambiamento climatico sta influenzando questa meraviglia del mondo degli insetti?

Noi studiare le cicale periodiche per comprendere le domande su biodiversità, biogeografia, comportamento ed ecologia – l’evoluzione, la storia naturale e la distribuzione geografica della vita.Non è un caso che il nome scientifico delle cicale periodiche di 13 e 17 anni sia Magicicada, abbreviato da “cicala magica”.

Visitatori antichi

Come specie, le cicale periodiche sono più antiche delle foreste in cui abitano.L'analisi molecolare ha dimostrato che circa 4 milioni di anni fa, l'antenato dell'attuale Magicicada specie diviso in due stirpi.Circa 1,5 milioni di anni dopo, uno di questi lignaggi si divise nuovamente.I tre lignaggi risultanti sono la base dei moderni gruppi di specie di cicale periodiche, Decim, Cassini E Decula.

I primi coloni americani incontrarono per la prima volta le cicale periodiche nel Massachusetts.L'apparizione improvvisa di così tanti insetti ha ricordato loro le piaghe bibliche delle locuste, che sono un tipo di cavalletta.È così che nel Nord America il nome “locusta” è stato erroneamente associato alle cicale.

Durante il 19° secolo, importanti entomologi come Beniamino Walsh, CVRiley E Carlo Marlat ha elaborato la sorprendente biologia delle cicale periodiche.Hanno stabilito che, a differenza delle locuste o di altre cavallette, le cicale non masticano foglie, non decimano i raccolti e non volano in sciami.

Invece, questi insetti trascorrono la maggior parte della loro vita lontano dalla vista, crescendo sottoterra e nutrendosi delle radici delle piante mentre attraversano cinque stadi giovanili.La loro comparsa sincronizzata è prevedibile e si verifica secondo un calendario preciso di 17 anni nel Nord e di 13 anni nel Sud e nella valle del Mississippi.Esistono più classi annuali regionali, note come covate.

Ogni colore su questa mappa rappresenta una covata di cicale di 13 o 17 anni, indicata dai ricercatori dell'Università del Connecticut che osservano i cori di cicale attivi.Le covate XIII (marrone) e XIX (arancione) emergeranno nel 2024.Clicca su qualsiasi punto per vedere a quale covata appartiene.Fonte: Università del Connecticut, utilizzato con autorizzazione.

Agire all'unisono

La caratteristica fondamentale di Magicicada la biologia è che questi insetti emergono in modo sincrono in numeri enormi – fino a 1,5 milioni per ettaro.Ciò aumenta le loro possibilità di portare a termine la loro missione chiave in superficie:trovare compagni.

Le emergenze dense forniscono anche quella che gli scienziati chiamano una difesa basata sulla sazietà dei predatori o sulla sicurezza numerica.Qualsiasi predatore che si nutre di cicale, che si tratti di una volpe, di uno scoiattolo, di un pipistrello o di un uccello, mangerà a sazietà molto prima di consumare tutti gli insetti della zona, lasciando dietro di sé molti sopravvissuti.

Mentre le cicale periodiche escono in gran parte secondo il programma ogni 17 o 13 anni, spesso un piccolo gruppo emerge quattro anni prima o dopo.Le cicale che emergono precocemente potrebbero essere individui a crescita più rapida che avevano accesso a cibo in abbondanza, mentre i ritardatari potrebbero essere individui che sopravvivevano con meno.

Se le condizioni di crescita cambiano nel tempo, come sta accadendo ora con il riscaldamento climatico, diventa importante avere la capacità di cambiare questo tipo di ciclo di vita e uscire quattro anni prima in tempi favorevoli o quattro anni dopo in tempi più difficili.Se un'improvvisa fase calda o fredda fa sì che un gran numero di cicale esca fuori programma entro quattro anni, gli insetti possono emergere in numero sufficiente per saziare i predatori e passare a un nuovo programma.

Il cambiamento climatico cambierà Magicicada orologi?

Mentre i ghiacciai si ritiravano da quelli che oggi sono gli Stati Unitida 10.000 a 20.000 anni fa, le cicale periodiche riempivano le foreste orientali.Il cambiamento temporaneo del ciclo di vita in luoghi diversi ha formato un complesso mosaico di covate.

Oggi ci sono 12 nidiate di cicale periodiche di 17 anni nelle foreste decidue nordorientali, dove gli alberi perdono le foglie in inverno.Questi gruppi sono numerati in sequenza e si incastrano come un gigantesco puzzle.Nel sud-est e nella valle del Mississippi ci sono tre covate di cicale di 13 anni.

Poiché le cicale periodiche sono sensibili al clima, i modelli delle loro covate e delle loro specie riflettono i cambiamenti climatici.Ad esempio, i dati genetici e altri dati del nostro lavoro indicano che le specie hanno 13 anni Magicicada neotredecim, che si trova nell'alta valle del Mississippi, formatosi durante un precedente periodo interglaciale circa 200.000 anni fa.

Man mano che l’ambiente si riscaldava, le cicale di 17 anni nell’area emersero successivamente, generazione dopo generazione, dopo 13 anni sotto terra.Alla fine, loro spostato permanentemente in un ciclo di 13 anni.

Ma non è chiaro se le cicale possano continuare ad evolversi con la stessa rapidità con cui gli esseri umani stanno alterando il loro ambiente.Sebbene le cicale periodiche preferiscano i margini delle foreste e prosperino nelle aree suburbane, non possono sopravvivere deforestazione o riprodursi con successo in aree senza alberi.

In effetti, alcune covate si sono già estinte.Alla fine del XIX secolo, una Brood (XXI) scomparve dal nord della Florida e dalla Georgia.Un'altra (XI) si è estinta nel Connecticut nord-orientale dal 1954 circa, e una terza (VII) nella parte settentrionale dello stato di New York si è ridotta da otto contee a una da quando è iniziata la mappatura a metà del 1800.

Il cambiamento climatico potrebbe anche avere effetti di più ampia portata.Poiché gli Stati Unitiil clima si riscalda, stagioni di crescita più lunghe possono fornire una maggiore disponibilità di cibo.Ciò potrebbe eventualmente trasformare più cicale di 17 anni in cicale di 13 anni, proprio come avvenuto in passato con il riscaldamento globale. alterato Magicicada neotredecim.

Le prime emergenze si sono verificate nel 2017 a Cincinnati e nell’area metropolitana di Baltimora-Washington, e nel 1969, 2003 e 2020 nell’area metropolitana di Chicago, con più individui che hanno partecipato nelle generazioni successive.Ipotizziamo che ciò sia dovuto al riscaldamento climatico.

Nel 2024, la Brood XIII di 17 anni emergerà geograficamente adiacente alla Brood XIX di 13 anni.Tuttavia, contrariamente a quanto riportato recentemente dai media, non si sovrapporranno.Lo sappiamo perché li abbiamo mappati nelle generazioni precedenti quando emersero separatamente.Nella zona di adiacenza non siamo in grado di distinguere le due covate.Sono identici nell'aspetto, nel canto e nella genetica.

I ricercatori hanno bisogno di informazioni dettagliate e di alta qualità per monitorare la distribuzione delle cicale nel tempo.Gli scienziati cittadini sono fondamentali in questo sforzo perché le popolazioni periodiche di cicale sono così grandi e la loro comparsa adulta dura solo poche settimane.

I volontari che vogliono contribuire a documentare l'emergenza del 2024 possono scaricare il file Applicazione per cellulare Cicada Safari, fornire istantanee e seguire la nostra ricerca in tempo reale online su www.cicadas.uconn.edu.Sarà difficile ignorare le cicale se si trovano nella tua zona, quindi perché non imparare ad apprezzarle e divertirti?

Questa è una versione aggiornata di un articolo originariamente pubblicato il 12 marzo 2021.