Миллиарды цикад вот-вот выйдут из-под земли в результате редкого сближения

После недавнего солнечного затмения в Северной Америке на горизонте маячит еще одно историческое природное событие.С конца апреля по июнь 2024 года самый крупный выводок 13-летних цикад, известный как Выводок XIX, появится вместе с выводком 17-летних цикад Среднего Запада, Выводок XIII.

Это событие будет затронет 17 штатов, от Мэриленда на запад до Айовы и на юг до Арканзаса, Алабамы и северной Джорджии, Каролин, Вирджинии и Мэриленда.Такое совместное появление двух конкретных выводков с разными жизненными циклами. случается только раз в 221 год.В последний раз эти две группы возникали вместе в 1803 году, когда президентом был Томас Джефферсон.

В течение примерно четырех недель разбросанные лесные и пригородные районы будут звучать характерным свистом, жужжанием и щебетанием брачных криков цикад.После спаривания каждая самка откладывает сотни яиц в ветки деревьев размером с карандаш.Тогда взрослые цикады погибнут.Как только яйца вылупятся, новые нимфы цикад упадут с деревьев и закопаются обратно под землю, начиная цикл заново.

В мире насчитывается от 3000 до 5000 видов цикад, но 13- и 17-летние периодические цикады на востоке СШАпо-видимому, уникальны тем, что сочетают длительный период развития молоди под землей с синхронизированным массовым появлением взрослых особей.В мире есть еще две известные периодические цикады: одна на северо-востоке Индии и одна на Фиджи, но они имеют только четырехлетний и восьмилетний жизненные циклы соответственно.

Периодические цикады вызывают множество вопросов как у энтомологов, так и у общественности.Что цикады делают под землей 13 или 17 лет?Почему их жизненные циклы такие длинные?Почему они синхронизированы?Будут ли взаимодействовать два выводка, появившиеся этой весной?Как гражданские ученые могут помочь задокументировать это явление?И влияет ли изменение климата на это чудо мира насекомых?

Мы изучать периодические цикады чтобы понять вопросы о биоразнообразие, биогеография, поведение и экология – эволюция, естественная история и географическое распространение жизни.Не случайно научное название периодических 13- и 17-летних цикад – Магикада, сокращенно от «волшебная цикада».

Древние посетители

Как вид периодические цикады старше лесов, в которых они обитают.Молекулярный анализ показал, что около 4 миллионов лет назад предок нынешних Магикада разновидность разделить на две линии.Примерно 1,5 миллиона лет спустя одна из этих линий снова разделилась.Полученные три линии составляют основу современных периодических групп видов цикад. Децим, Кассини и Декула.

Ранние американские колонисты впервые столкнулись с периодическими цикадами в Массачусетсе.Внезапное появление такого количества насекомых напомнило им о библейских нашествиях саранчи, разновидности кузнечика.Вот так название «саранча» стало неправильно ассоциироваться с цикадами в Северной Америке.

В XIX веке такие известные энтомологи, как Бенджамин Уолш, РЕЗЮМЕ.Райли и Чарльз Марлатт разработал удивительную биологию периодических цикад.Они установили, что в отличие от саранчи и других кузнечиков, цикады не жуют листья, не уничтожают урожай и не летают стаями.

Вместо этого эти насекомые проводят большую часть своей жизни вне поля зрения, растут под землей и питаются корнями растений, проходя пять ювенильных стадий.Их синхронное появление предсказуемо: оно происходит по часовому графику: 17 лет на Севере и 13 лет на Юге и в долине Миссисипи.Существует несколько региональных классов, известных как выводки.

Каждый цвет на этой карте представляет выводок 13-летних или 17-летних цикад, обозначенных исследователями из Университета Коннектикута, наблюдающими за активными хорами цикад.Broods XIII (коричневый) и XIX (оранжевый) появятся в 2024 году.Нажмите на любую точку, чтобы увидеть, к какому выводку она принадлежит.Источник: Университет Коннектикута, используется с разрешения.

Действуя в унисон

Ключевая особенность Магикада биология заключается в том, что эти насекомые появляются синхронно в огромных количествах – вплоть до 1,5 миллиона за акр.Это увеличивает их шансы на выполнение своей ключевой миссии на земле:поиск товарищей.

Плотные залегания также обеспечивают то, что ученые называют защитой от пресыщения хищниками или защиты от численности.Любой хищник, питающийся цикадами, будь то лиса, белка, летучая мышь или птица, наестся досыта задолго до того, как съест всех насекомых в округе, оставив после себя множество выживших.

Хотя периодические цикады в основном появляются по графику каждые 17 или 13 лет, часто небольшая группа появляется на четыре года раньше или позже.Цикадами, появляющимися рано, могут быть быстрорастущие особи, имевшие доступ к обильной пище, а отстающими могут быть особи, которые существовали меньшими средствами.

Если условия выращивания со временем меняются, как это происходит сейчас с потеплением климата, то становится важным иметь возможность совершить такое изменение жизненного цикла и выйти либо на четыре года раньше в благоприятные времена, либо на четыре года позже в более трудные времена.Если внезапная теплая или холодная фаза приведет к тому, что большое количество цикад выйдет из графика к четырем годам, насекомые могут появиться в достаточном количестве, чтобы насытить хищников и перейти к новому графику.

Изменится ли изменение климата Магикада часы?

Когда ледники отступили с территории нынешних США.Примерно 10 000–20 000 лет назад периодические цикады населяли восточные леса.Временное переключение жизненного цикла в разных местах сформировало сложную мозаику выводков.

Сегодня в северо-восточных лиственных лесах, где деревья сбрасывают листья зимой, обитает 12 выводков 17-летних периодических цикад.Эти группы пронумерованы последовательно и складываются друг в друга, как гигантский пазл.На Юго-востоке и в долине Миссисипи обитают три выводка 13-летних цикад.

Поскольку периодические цикады чувствительны к климату, характер их выводков и видов отражает климатические сдвиги.Например, генетические и другие данные нашей работы показывают, что 13-летние виды Магикада неотредецим, который находится в верхней части долины Миссисипи, образовался во время предыдущего межледниковья около 200 000 лет назад..

По мере потепления окружающей среды 17-летние цикады в этом районе последовательно появлялись, поколение за поколением, после 13 лет пребывания под землей.В конце концов, они навсегда перешел на 13-летний цикл.

Но неясно, смогут ли цикады продолжать развиваться так же быстро, как люди меняют окружающую среду.Хотя периодические цикады предпочитают опушки леса и процветают в пригородных районах, они не могут выжить. вырубка лесов или успешно размножаются в районах без деревьев.

Действительно, некоторые выводки уже вымерли.В конце 19 века один выводок (XXI) исчез из северной Флориды и Джорджии.Другой (XI) вымер на северо-востоке Коннектикута примерно с 1954 года, а третий (VII) в северной части штата Нью-Йорк сократился с восьми округов до одного с тех пор, как в середине 1800-х годов началось картографирование.

Изменение климата может иметь и более далеко идущие последствия.Как СШАклимат потеплеет, более продолжительный вегетационный период может обеспечить больший запас продовольствия.В конечном итоге это может привести к тому, что большее количество 17-летних цикад превратится в 13-летних, как и в прошлом потепление. измененный Магикада неотредецим.

Первые появления произошли в 2017 году в Цинциннати и районе метро Балтимора-Вашингтона, а также в 1969, 2003 и 2020 годах в районе метро Чикаго, при этом в последующих поколениях участвовало больше людей.Мы предполагаем, что это произошло из-за потепления климата.

В 2024 году 17-летний выводок XIII появится географически рядом с 13-летним выводком XIX.Однако, вопреки некоторым недавним сообщениям СМИ, они не будут пересекаться.Мы знаем это, потому что нанесли на карту их предыдущие поколения, когда они возникли отдельно.В области соседства мы не можем отличить два выводка друг от друга.Они идентичны по внешнему виду, песне и генетике.

Исследователям нужна подробная высококачественная информация, чтобы отслеживать распространение цикад с течением времени.Гражданские учёные играют ключевую роль в этих усилиях, поскольку периодические популяции цикад очень велики, а их взрослые вылеты длятся всего несколько недель.

Добровольцы, желающие помочь документировать появление 2024 года, могут загрузить Приложение Cicada Safari для мобильного телефона, предоставляйте снимки и следите за нашими исследованиями в режиме реального времени на сайте www.cicadas.uconn.edu.Цикад будет трудно игнорировать, если они обитают в вашем районе, так почему бы не научиться ценить их и весело провести время?

Это обновленная версия статья первоначально опубликовано 12 марта 2021 г.