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Ab April oder Mai wird je nach Breitengrad eine der größten Bruten von 17-jährigen Zikaden in einem Dutzend Staaten aus dem Untergrund auftauchen.
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Ein großes Ereignis in der Insektenwelt rückt näher. Ab April oder Mai wird je nach Breitengrad eine der größten Bruten von 17-jährigen Zikaden in einem Dutzend Bundesstaaten aus dem Untergrund auftauchen, von New York West bis Illinois und Illinois südlich nach Nordgeorgien . Diese Gruppe ist als Brut X bekannt, wie in der römischen Ziffer für 10.
Etwa vier Wochen lang klingeln Wald- und Vorstadtgebiete mit pfeifenden und summenden Paarungsrufen der Zikaden. Nach der Paarung legt jedes Weibchen Hunderte von Eiern in bleistiftgroße Äste.
Dann werden die erwachsenen Zikaden sterben. Sobald die Eier schlüpfen, fallen neue Zikadennymphen von den Bäumen und graben sich wieder in den Untergrund, wodurch der Zyklus erneut beginnt.
Es gibt vielleicht 3.000 bis 4.000 Zikadenarten auf der ganzen Welt, aber die 13- und 17-jährigen periodischen Zikaden im Osten der USA scheinen einzigartig darin zu sein, lange Entwicklungszeiten von Jugendlichen mit synchronisierten, massenhaften erwachsenen Emergenzen zu kombinieren.
Diese Ereignisse werfen sowohl für Entomologen als auch für die Öffentlichkeit viele Fragen auf. Was machen Zikaden 13 oder 17 Jahre lang im Untergrund? Was essen Sie? Warum sind ihre Lebenszyklen so lang? Warum sind sie synchronisiert? Und beeinflusst der Klimawandel dieses Wunder der Insektenwelt?
Wir studieren regelmäßig Zikaden, um Fragen zu verstehen Biodiversität, Biogeographie , Verhalten und Ökologie - die Entwicklung, Naturgeschichte und geografische Verteilung des Lebens. Wir haben viele überraschende Dinge über diese Insekten gelernt: Zum Beispiel können sie durch die Zeit reisen, indem sie ihre Lebenszyklen in Schritten von vier Jahren ändern. Es ist kein Zufall, dass der wissenschaftliche Name für periodische 13- und 17-jährige Zikaden lautet Magicicada , abgekürzt von 'magische Zikade'.
Naturgeschichte
Periodische Zikaden sind als Arten älter als die Wälder, in denen sie leben. Die molekulare Analyse hat gezeigt, dass vor etwa 4 Millionen Jahren der Vorfahr der Strömung Magicicada Spezies in zwei Linien 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. Vierzehn, Cassini und Decula .
Frühe amerikanische Kolonisten trafen zum ersten Mal in Massachusetts auf periodische Zikaden. Das plötzliche Auftreten so vieler Insekten erinnerte sie an biblische Heuschreckenplagen, die eine Art Heuschrecke sind. So wurde der Name 'Heuschrecke' in Nordamerika fälschlicherweise mit Zikaden in Verbindung gebracht.
Während des 19. Jahrhunderts namhafte Entomologen wie Benjamin Walsh , LEBENSLAUF. Riley und Charles Marlatt arbeitete die erstaunliche Biologie der periodischen Zikaden aus. Sie stellten fest, dass Zikaden im Gegensatz zu Heuschrecken oder anderen Heuschrecken keine Blätter kauen, keine Ernte dezimieren oder in Schwärmen fliegen.
Stattdessen verbringen diese Insekten den größten Teil ihres Lebens außer Sichtweite, wachsen unter der Erde und ernähren sich von Pflanzenwurzeln, während sie fünf Jugendstadien durchlaufen. Ihre synchronisierten Erscheinungen sind vorhersehbar und treten nach einem Uhrwerk von 17 Jahren im Norden und 13 Jahren im Süden und im Mississippi-Tal auf. Es gibt mehrere regionale Jahresklassen, die als Bruten bezeichnet werden.
Die fünf Stufen der periodischen Zikaden-Untergrundjugend. Zwischen jedem Stadium schmilzt die jugendliche Zikade, so dass sie größer werden kann. Die tatsächliche Größe der Nymphe im fünften Stadium beträgt 0,83 Zoll.
Chris Simon, CC BY-ND
Sicherheit in Zahlen
Das Hauptmerkmal von Magicicada Biologie ist, dass diese Insekten in großer Zahl auftauchen. Dies erhöht ihre Chancen, ihre oberste Schlüsselaufgabe zu erfüllen: Partner zu finden.
Dichte Notfälle bieten auch das, was Wissenschaftler als Raubtier-Sättigungs-Verteidigung bezeichnen. Jedes Raubtier, das sich von Zikaden ernährt, sei es ein Fuchs, ein Eichhörnchen, eine Fledermaus oder ein Vogel, wird sich satt essen, lange bevor es alle Insekten in der Gegend verzehrt und viele Überlebende zurücklässt.
Während periodische Zikaden größtenteils alle 17 oder 13 Jahre planmäßig erscheinen, taucht häufig eine kleine Gruppe vier Jahre früher oder später auf. Früh aufkommende Zikaden können schneller wachsende Individuen sein, die Zugang zu reichlich Nahrung hatten, und die Nachzügler können Individuen sein, die von weniger lebten.
Wenn sich die Wachstumsbedingungen im Laufe der Zeit ändern, ist es wichtig, diese Art von Lebenszyklus zu ändern und in günstigen Zeiten entweder vier Jahre früher oder in schwierigeren Zeiten vier Jahre später herauszukommen. Wenn eine plötzliche warme oder kalte Phase dazu führt, dass eine große Anzahl von Zikaden einen einmaligen Fehler macht und um vier Jahre vom Zeitplan abweicht, können die Insekten in ausreichender Anzahl auftauchen, um Raubtiere zu sättigen und zu einem neuen Zeitplan überzugehen.
Bruten von periodischen Zikaden, die durch römische Ziffern gekennzeichnet sind, entstehen in Zyklen von 13 oder 17 Jahren im Osten und Mittleren Westen der USA.
Universität von Connecticut , CC BY-ND
Volkszählungszeit für Brut X.
Als sich die Gletscher vor etwa 10.000 bis 20.000 Jahren aus den heutigen USA zurückzogen, füllten periodische Zikaden die östlichen Wälder. Das vorübergehende Umschalten des Lebenszyklus hat ein komplexes Brutmosaik gebildet.
Heute gibt es 12 Bruten von 17-jährigen Zikaden in nordöstlichen Laubwäldern, in denen Bäume im Winter Blätter fallen lassen. Diese Gruppen sind fortlaufend nummeriert und passen wie ein riesiges Puzzle zusammen. Im Südosten und im Mississippi-Tal gibt es drei Bruten von 13-jährigen Zikaden.
Da periodische Zikaden klimasensitiv sind, spiegeln die Muster ihrer Bruten und Arten klimatische Veränderungen wider. Zum Beispiel weisen genetische und andere Daten aus unserer Arbeit darauf hin, dass die 13-jährige Art Magicicada neotredecim , das sich im oberen Mississippi-Tal befindet und kurz nach der letzten Vereisung gebildet wurde. Als sich die Umwelt erwärmte, tauchten nach 13 Jahren im Untergrund nacheinander 17-jährige Zikaden in der Region auf, Generation für Generation permanent auf einen 13-Jahres-Zyklus verschoben .
Ein Mitglied von Brood X, das 2004 Eier legt.
Chris Simon, CC BY-ND
Es ist jedoch nicht klar, ob sich Zikaden so schnell weiterentwickeln können, wie Menschen ihre Umwelt verändern. Obwohl periodische Zikaden Waldränder bevorzugen und in Vorstädten gedeihen, können sie nicht überleben Abholzung oder in Gebieten ohne Bäume reproduzieren.
In der Tat sind einige Bruten bereits ausgestorben. Im späten 19. Jahrhundert verschwand eine Brut (XXI) aus Nordflorida und Georgia. Ein weiteres (XI) ist im Nordosten von Connecticut seit etwa 1954 ausgestorben, und ein drittes (VII) im Bundesstaat New York ist seit Beginn der Kartierung Mitte des 19. Jahrhunderts von acht auf eine Grafschaft geschrumpft.
Der Klimawandel könnte auch weitreichende Auswirkungen haben. Während sich das US-Klima erwärmt, können längere Vegetationsperioden eine größere Nahrungsversorgung bieten. Dies kann schließlich dazu führen, dass mehr 17-jährige Zikaden in 13-jährige Zikaden umgewandelt werden, genau wie nach der Erwärmung verändert Magicicada neotredecim . In Cincinnati und im U-Bahn-Gebiet Baltimore-Washington sowie in den Jahren 1969, 2003 und 2020 im U-Bahn-Gebiet Chicago traten in den Jahren 1969, 2003 und 2020 große frühe Notfälle auf - potenzielle Vorboten dieser Art von Veränderungen.
Forscher benötigen detaillierte, qualitativ hochwertige Informationen, um die Zikadenverteilungen im Laufe der Zeit verfolgen zu können. Bürgerwissenschaftler spielen bei diesen Bemühungen eine Schlüsselrolle, da die periodischen Zikadenpopulationen so groß sind und ihre erwachsenen Erscheinungen nur wenige Wochen dauern.
Freiwillige, die die Entstehung von Brood X in diesem Frühjahr dokumentieren möchten, können das herunterladen Cicada Safari Handy-App , liefern Sie Schnappschüsse und verfolgen Sie unsere Recherchen in Echtzeit online unter www.cicadas.uconn.edu . Verpassen Sie es nicht - die nächste Gelegenheit wird erst kommen Die Bruten XIII und XIX entstehen im Jahr 2024 .
John Cooley , Assistenzprofessor für Ökologie und Evolutionsbiologie, Universität von Connecticut und Chris Simon , Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie, Universität von Connecticut
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