数十亿个雏菊即将大声

经过:约翰·库利克里斯·西蒙(Chris Simon)|

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Brood X Cicadas需要17年才能完成其发展。当他们今年出现时,他们会嗡嗡作响并唱歌,大声唱歌,它可以达到100分贝。Ed Reschke/Getty图像

昆虫世界中的一个大事件正在接近。从4月或5月的某个时候开始,具体取决于纬度,这是最大的亲属之一17年的蝉将从纽约西到伊利诺伊州的十几个州的地下出现向南进入乔治亚州北部。该小组被称为育雏X,如罗马数字为10。

大约四个星期,林木和郊区的地区将与蝉吹口哨和嗡嗡作响的交配电话响起。交配后,每个雌性将在铅笔大小的树枝上产下数百个鸡蛋。

然后成年蝉将死。卵孵化后,新的蝉若虫从树上掉下来,然后挖回地下,再次开始周期。

世界各地可能有3,000至4,000种蝉,但是美国东部的13年和17年的周期性蝉似乎在将长期的少年发育时代与同步的,大众的成人出现相结合时是独一无二的。

这些事件为昆虫学家和公众提出了许多问题。蝉在地下做什么13或17年?他们吃什么?为什么他们的生活周期这么长?为什么它们同步?气候变化会影响昆虫世界的奇迹吗?

我们研究定期的蝉,以了解有关生物多样性,生物地理学,,,,行为和生态学- 生活的进化,自然历史和地理分布。我们已经学到了许多关于这些昆虫的令人惊讶的知识:例如,它们可以通过以四年的增量改变生活周期来穿越时间。定期13年和17年的Cicadas的科学名称是绝非偶然的魔术,从“魔术奇卡达”缩短。

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自然历史

作为物种,周期性的蝉比它们所居住的森林还要古老。分子分析表明,大约400万年前,当前的祖先魔术物种分成两个谱系。大约150万年后,其中一个血统再次分裂。由此产生的三个血统是现代期刊的基础蝉群,,,,卡西尼(Cassini)decula

美国早期的殖民者首先在马萨诸塞州遇到了定期的蝉。许多昆虫的突然出现使他们想起了蝗虫的圣经瘟疫,这是一种蚱hopper。这就是“蝗虫”在北美与蝉的错误相关的方式。

在19世纪,著名的昆虫学家,例如本杰明·沃尔什(Benjamin Walsh),,,,简历。莱利查尔斯·马拉特弄清楚了周期性蝉的惊人生物学。他们确定,与蝗虫或其他蚱hoppers不同,西卡达斯不咀嚼叶子,腐烂的农作物或蜂群中的飞行。

取而代之的是,这些昆虫一生的大部分时间都看不见,在地下生长并在植物根部经过五个少年阶段时就以植物的根为食。他们的同步出现是可以预见的,这是在北部的17年的发条时间表,在南部和密西西比河谷进行了13年。有多个地区年份的课程,称为育雏。

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在最后的若虫阶段,蝉向表面构造出一个出口隧道并出现。然后,他们最后一次脱下皮肤,成年后出现。
卡梅隆·戴维森/盖蒂图像

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数字安全

关键特征的魔术生物学是这些昆虫大量出现。这增加了他们在地上完成关键任务的机会:寻找伴侣。

密集的出现还提供了科学家所说的捕食者宣传防御。任何以蝉为食的捕食者,无论是狐狸,松鼠,蝙蝠还是鸟,都会在消耗该地区的所有昆虫之前就吃掉它的填充物,而留下了许多幸存者。

虽然周期性的蝉很大程度上每17或13年就按计划出来,但通常会提前四年或晚些时候出现。早期新兴的蝉可能是可以使用丰富食物的人,而落后的人可能是较少生活的人。

如果生长条件会随着时间的流逝而变化,那么有能力使这种生命周期转变并在有利的时期或在更艰难时期晚期四年提前四年出来变得很重要。如果突然的温暖或冷阶段会导致大量的蝉犯一次一次错误并在四年之外出来,那么昆虫就会出现足够的数量来满足捕食者并转移到新的时间表。

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育雏X的人口普查时间

随着冰川从现在的10,000至20,000年前撤退,周期性的蝉填满了东部森林。临时生命周期切换形成了复杂的育雏镶嵌物。

如今,东北底层森林中有12个育雏,周期为17年,冬季树木掉落。这些组被依次编号,并像巨大的拼图拼图一样融合在一起。在东南和密西西比山谷中,有三个雏菊的三个亲戚。

由于周期性的蝉对气候很敏感,因此它们的育雏和物种的模式反映了气候变化。例如,我们工作的遗传和其他数据表明13年物种Magicicada neotredecim在上次冰川后不久形成的密西西比山谷中发现。随着环境的变暖,该地区的17年蝉又一代又一代地出现在地下13年之后直到他们永久转移到13年周期

但是目前尚不清楚蝉是否能像人类改变环境一样快速发展。尽管周期性的蝉喜欢森林边缘,并且在郊区蓬勃发展,但它们无法生存森林砍伐或在没有树木的区域繁殖。

确实,一些育雏已经灭绝了。在19世纪后期,一个育雏(XXI)从北佛罗里达州和佐治亚州消失了。自1954年左右以来,康涅狄格州东北部的另一个(XI)已灭绝,自1800年代中期首次开始地图以来,纽约州北部的第三个(VII)已从八个县缩小到一个。

气候变化也可能产生深远的影响。随着美国气候温暖,较长的生长季节可能会提供更大的粮食供应。这可能最终将更多的17年蝉变成13年的蝉,就像过去的变暖一样改变Magicicada neotredecim。大规模的早期出现发生在2017年在辛辛那提和巴尔的摩 - 华盛顿都会区,1969年,2003年和2020年在芝加哥都会区 - 这种变化的潜在预兆。

研究人员需要详细的高质量信息,以随着时间的流逝跟踪蝉分布。

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美国林业服务部的这张地图显示了蝉不同的蝉源以及何时出现。
美国林业服务

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帮助计算您附近的蝉

公民科学家在这项工作中发挥了关键作用,因为定期的蝉群是如此之大,成年人的出现只能持续几周。

想要帮助记录Brood X的出现的志愿者今年春天可以下载Cicada Safari手机应用程序,提供快照,并在线实时遵循我们的研究www.cicadas.uconn.edu。不要错过 - 下一个机会直到育雏XIII和XIX在2024年出现

本文从谈话在创意共享许可下。你可以找到原始文章在这里

约翰·库利是康涅狄格大学生态与进化生物学助理教授。他已获得国家科学基金会和国家地理的资金。克里斯·西蒙(Chris Simon)是康涅狄格大学的生态学和进化生物学教授。她获得了国家科学基金会的资金。

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