Bilhões de cigarras estão prestes a emergir do subsolo em uma rara convergência

Na sequência do recente eclipse solar na América do Norte, outro evento natural histórico está no horizonte.Do final de abril a junho de 2024, a maior ninhada de cigarras de 13 anos, conhecida como Brood XIX, co-emergirá com uma ninhada de cigarras de 17 anos do meio-oeste, Brood XIII.

Este evento irá afetam 17 estados, de Maryland a oeste até Iowa e ao sul até Arkansas, Alabama e norte da Geórgia, Carolinas, Virgínia e Maryland.Uma co-emergência como esta de duas ninhadas específicas com ciclos de vida diferentes acontece apenas uma vez a cada 221 anos.A última vez que estes dois grupos surgiram juntos foi em 1803, quando Thomas Jefferson era presidente.

Durante cerca de quatro semanas, áreas arborizadas e suburbanas dispersas irão soar com os característicos gritos de acasalamento, zumbidos e chilreios das cigarras.Após o acasalamento, cada fêmea depositará centenas de ovos em galhos de árvores do tamanho de um lápis.Então as cigarras adultas morrerão.Assim que os ovos eclodem, novas ninfas de cigarras cairão das árvores e voltarão ao subsolo, reiniciando o ciclo.

Existem talvez 3.000 a 5.000 espécies de cigarras em todo o mundo, mas as cigarras periódicas de 13 e 17 anos do leste dos EUAparecem ser únicos por combinar longos períodos de desenvolvimento juvenil no subsolo com emergências sincronizadas e em massa de adultos.Existem duas outras cigarras periódicas conhecidas no mundo, uma no nordeste da Índia e outra em Fiji, mas estas têm ciclos de vida de apenas quatro e oito anos, respectivamente.

As cigarras periódicas levantam muitas questões para os entomologistas e também para o público.O que as cigarras fazem no subsolo há 13 ou 17 anos?Por que seus ciclos de vida são tão longos?Por que eles estão sincronizados?As duas ninhadas que surgirão nesta primavera irão interagir?Como podem os cientistas cidadãos ajudar a documentar esta emergência?E as alterações climáticas estão a afectar esta maravilha do mundo dos insectos?

Nós estudar cigarras periódicas para entender questões sobre biodiversidade, biogeografia, comportamento e ecologia – a evolução, a história natural e a distribuição geográfica da vida.Não é por acaso que o nome científico das cigarras periódicas de 13 e 17 anos é Magicada, abreviado de “cigarra mágica”.

Visitantes antigos

Como espécies, as cigarras periódicas são mais antigas que as florestas que habitam.A análise molecular mostrou que há cerca de 4 milhões de anos, o ancestral do atual Magicada espécies dividido em duas linhagens.Cerca de 1,5 milhão de anos depois, uma dessas linhagens se dividiu novamente.As três linhagens resultantes são a base dos modernos grupos periódicos de espécies de cigarras Decim, Cassini e Décula.

Os primeiros colonos americanos encontraram pela primeira vez cigarras periódicas em Massachusetts.O súbito aparecimento de tantos insetos lembrou-lhes as pragas bíblicas de gafanhotos, que são uma espécie de gafanhoto.Foi assim que o nome “gafanhoto” foi incorretamente associado às cigarras na América do Norte.

Durante o século XIX, entomologistas notáveis ​​como Benjamin Walsh, CV.Riley e Carlos Marlatt elaborou a surpreendente biologia das cigarras periódicas.Eles estabeleceram que, ao contrário dos gafanhotos ou de outros gafanhotos, as cigarras não mastigam folhas, não dizimam colheitas nem voam em enxames.

Em vez disso, estes insectos passam a maior parte das suas vidas fora da vista, crescendo no subsolo e alimentando-se de raízes de plantas à medida que passam por cinco fases juvenis.Suas emergências sincronizadas são previsíveis, ocorrendo em um cronograma de 17 anos no Norte e 13 anos no Sul e no Vale do Mississippi.Existem várias classes anuais regionais, conhecidas como ninhadas.

Cada cor neste mapa representa uma ninhada de cigarras de 13 ou 17 anos, indicada por pesquisadores da Universidade de Connecticut que observaram coros ativos de cigarras.As ninhadas XIII (marrom) e XIX (laranja) surgirão em 2024.Clique em qualquer ponto para ver a qual ninhada ele pertence.Fonte: Universidade de Connecticut, usado com permissão.

Agindo em uníssono

A principal característica Magicada biologia é que esses insetos emergem sincronicamente em grandes números – tão altos quanto 1,5 milhão por acre.Isso aumenta suas chances de cumprir sua missão principal na superfície:encontrar companheiros.

Emergências densas também fornecem o que os cientistas chamam de defesa contra a saciedade de predadores ou segurança em números.Qualquer predador que se alimente de cigarras, seja uma raposa, um esquilo, um morcego ou um pássaro, comerá até se fartar muito antes de consumir todos os insetos da área, deixando muitos sobreviventes para trás.

Embora as cigarras periódicas surjam em grande parte dentro do prazo, a cada 17 ou 13 anos, muitas vezes um pequeno grupo surge quatro anos antes ou depois.As cigarras emergentes podem ser indivíduos de crescimento mais rápido que tiveram acesso a alimentos abundantes, e os retardatários podem ser indivíduos que subsistiram com menos.

Se as condições de cultivo mudarem ao longo do tempo, como está a acontecer agora com o aquecimento climático, torna-se importante ter a capacidade de fazer este tipo de mudança no ciclo de vida e sair quatro anos mais cedo em tempos favoráveis ​​ou quatro anos mais tarde em tempos mais difíceis.Se uma fase repentina de calor ou frio fizer com que um grande número de cigarras saia do cronograma em quatro anos, os insetos poderão emergir em número suficiente para saciar os predadores e mudar para um novo horário.

As mudanças climáticas mudarão Magicada relógios?

À medida que as geleiras recuavam do que hoje são os EUAcerca de 10.000 a 20.000 anos atrás, cigarras periódicas enchiam as florestas orientais.A mudança temporária do ciclo de vida em diversos locais formou um mosaico complexo de ninhadas.

Hoje existem 12 ninhadas de cigarras periódicas de 17 anos nas florestas caducifólias do nordeste, onde as árvores perdem folhas no inverno.Esses grupos são numerados sequencialmente e se encaixam como um quebra-cabeça gigante.No Sudeste e no Vale do Mississippi existem três ninhadas de cigarras de 13 anos.

Como as cigarras periódicas são sensíveis ao clima, os padrões das suas ninhadas e espécies refletem as mudanças climáticas.Por exemplo, dados genéticos e outros do nosso trabalho indicam que as espécies de 13 anos Magicicada neotredecim, que é encontrado no alto vale do Mississippi, formado durante um período interglacial anterior, cerca de 200.000 anos atrás.

À medida que o ambiente esquentava, cigarras de 17 anos na área emergiram sucessivamente, geração após geração, após 13 anos no subsolo.Eventualmente, eles mudou permanentemente para um ciclo de 13 anos.

Mas não está claro se as cigarras podem continuar a evoluir tão rapidamente quanto os humanos alteram o seu ambiente.Embora as cigarras periódicas prefiram as bordas da floresta e prosperem em áreas suburbanas, elas não conseguem sobreviver desmatamento ou reproduzir-se com sucesso em áreas sem árvores.

Na verdade, algumas ninhadas já foram extintas.No final do século 19, uma Ninhada (XXI) desapareceu do norte da Flórida e da Geórgia.Outro (XI) foi extinto no nordeste de Connecticut desde cerca de 1954, e um terço (VII) no norte do estado de Nova York diminuiu de oito condados para um desde que o mapeamento começou em meados do século XIX.

As alterações climáticas também poderão ter efeitos de maior alcance.Como os EUAo clima aquece, estações de cultivo mais longas podem proporcionar um maior abastecimento de alimentos.Isto poderá eventualmente transformar mais cigarras de 17 anos em cigarras de 13 anos, tal como o aquecimento passado alterado Magicicada neotredecim.

Os primeiros surgimentos ocorreram em 2017 em Cincinnati e na área metropolitana de Baltimore-Washington, e em 1969, 2003 e 2020 na área metropolitana de Chicago, com mais indivíduos participando em gerações sucessivas.Nossa hipótese é que isso se deveu ao aquecimento climático.

Em 2024, a Ninhada XIII de 17 anos surgirá geograficamente adjacente à Ninhada XIX de 13 anos.No entanto, ao contrário de alguns relatos recentes dos meios de comunicação social, não se sobreporão.Sabemos disso porque os mapeamos em gerações anteriores, quando surgiram separadamente.Na área de adjacência, não conseguimos distinguir as duas ninhadas.Eles são idênticos em aparência, canto e genética.

Os pesquisadores precisam de informações detalhadas de alta qualidade para rastrear a distribuição das cigarras ao longo do tempo.Os cientistas cidadãos são fundamentais para este esforço porque as populações periódicas de cigarras são muito grandes e a sua emergência adulta dura apenas algumas semanas.

Os voluntários que desejam ajudar a documentar a emergência de 2024 podem baixar o Aplicativo para celular Cicada Safari, forneça instantâneos e acompanhe nossa pesquisa em tempo real on-line em www.cicadas.uconn.edu.Será difícil ignorar as cigarras se estiverem na sua região, então por que não aprender a apreciá-las e se divertir?

Esta é uma versão atualizada do um artigo publicado originalmente em 12 de março de 2021.