何十億ものBroodXCicadasが騒がしくなりそうです

2021-03-16
Brood X cicadasは、開発を完了するのに17年かかります。今年登場すると、彼らは大声でコーラスを鳴らし、100デシベルに達する可能性があります。エドレシュケ/ゲッティイメージズ

昆虫界の大きな出来事が近づいています。緯度に応じて、4月または5月のいつかから、17年のセミの最大の群れの1つが、ニューヨークの西からイリノイ、南のジョージア北部まで、12の州の地下から出現します。このグループは、10のローマ数字のように、BroodXとして知られています。

約4週間、樹木が茂った郊外のエリアで、セミの口笛と賑やかな交尾の呼び声が鳴り響きます。交尾後、各雌は鉛筆サイズの木の枝に数百個の卵を産みます。

その後、成虫は死にます。卵が孵化すると、新しいセミの幼虫が木から落ちて地下に潜り込み、サイクルを再開します。

世界中におそらく3,000から4,000種のセミがいますが、米国東部の13年と17年の周期ゼミは、長い幼体の発育時間と同期した大量の成虫の出現を組み合わせた点で独特であるように見えます。

これらのイベントは、昆虫学者と一般の人々に同様に多くの質問を提起します。セミは13年または17年間地下で何をしますか?彼らは何を食べますか?なぜ彼らのライフサイクルはとても長いのですか?なぜそれらは同期されているのですか?そして、気候変動は昆虫界のこの不思議に影響を与えていますか?

周期ゼミを研究して、生物多様性、生物地理学行動、生態学(進化、博物学、生命の地理的分布)に関する質問を理解します。これらの昆虫について多くの驚くべきことを学びました。たとえば、4年ごとにライフサイクルを変更することで、時間を移動することができます。周期ゼミの学名が「魔法の蝉」から短縮された「魔法の蝉」であることは偶然ではありません。

自然史

種として、周期ゼミは彼らが生息する森林よりも古いです。分子分析によると、約400万年前、現在のマジシカダ種の祖先は2つの系統に分かれていました。約150万年後、それらの系統の1つが再び分裂しました。結果として得られる3つの系統は、現代の定期的なセミの種グループデシム、カッシーニデキュラの基礎となっています。

初期のアメリカ人入植者は、マサチューセッツで周期ゼミに最初に遭遇しました。非常に多くの昆虫の突然の出現は、バッタの一種であるイナゴの聖書の疫病を思い出させました。このようにして、「イナゴ」という名前が北米の蝉と誤って関連付けられるようになりました。

19世紀には、ベンジャミンウォルシュCVライリーチャールズマーラットなどの著名な昆虫学者が、周期ゼミの驚くべき生物学を研究しました。彼らは、イナゴや他のバッタとは異なり、セミは葉を噛んだり、作物を間引きしたり、群れで飛んだりしないことを確立しました。

代わりに、これらの昆虫は、5つの幼虫期を通過するときに、ほとんどの生活を見えない場所で過ごし、地下で成長し、植物の根を食べます。それらの同期した出現は予測可能であり、北では17年、南とミシシッピバレーでは13年の時計仕掛けのスケジュールで発生します。ひなとして知られている複数の地域の年のクラスがあります。

幼虫の最終段階では、セミは水面への出口トンネルを構築して出現します。その後、彼らは最後に皮膚を脱ぎ、大人として現れます。

数字での安全

周期ゼミの生物学の重要な特徴は、これらの昆虫が膨大な数で出現することです。これにより、地上での重要な使命である仲間を見つける可能性が高まります。

密集した出現はまた、科学者が捕食者-満足防御と呼ぶものを提供します。キツネリス、リス、コウモリ、鳥など、蝉を餌にする捕食者は、その地域のすべての昆虫を食い尽くすずっと前にその一杯を食べ、多くの生存者を置き去りにします。

周期ゼミは主に17年または13年ごとに予定通りに出てきますが、多くの場合、小さなグループが4年早くまたは遅く現れます。初期に出​​現したセミは、豊富な食物を手に入れることができた成長の早い個体である可能性があり、遅れは、より少ない量で生存した個体である可能性があります。

生育条件が時間とともに変化する場合、この種のライフサイクルを切り替えて、好都合な時期に4年早く、またはより困難な時期に4年遅れて出てくる能力を持つことが重要になります。突然の温暖または寒冷期により、多数のセミが1回のミスを犯し、4年までにスケジュールから外れると、昆虫は十分な数で出現し、捕食者を満足させ、新しいスケジュールに移行する可能性があります。

BroodXの人口調査時間

氷河が約1万年から2万年前に現在の米国から撤退すると、周期ゼミが東部の森林を埋め尽くしました。一時的なライフサイクルの切り替えにより、ひなの複雑なモザイクが形成されました。

今日、北東部の落葉樹林には17年周期ゼミの群れが12羽あり、冬には木々が葉を落とします。これらのグループには順番に番号が付けられ、巨大なジグソーパズルのように組み合わされます。南東部とミシシッピ渓谷には、13年のセミの群れが3匹います。

周期ゼミは気候に敏感であるため、その群れと種のパターンは気候の変化を反映しています。たとえば、私たちの研究からの遺伝的およびその他のデータは、ミシシッピ渓谷の上流で発見された13年種のMagicicadaneotredecimが最終氷期の直後に形成されたことを示しています。環境が温暖化するにつれ、この地域の17年のセミは、13年の地下から、13年の周期に恒久的に移行するまで、世代を超えて次々と出現しました。

しかし、セミが人間が環境を変えるのと同じくらい速く進化し続けることができるかどうかは明らかではありません。周期ゼミは森林の端を好み、郊外で繁殖しますが、森林破壊を乗り越えたり、樹木のない地域で繁殖したりすることはできません。

確かに、いくつかのひなはすでに絶滅しています。19世紀後半、フロリダ北部とジョージア州から1羽のひな(XXI)が姿を消しました。もう1つ(XI)は、1954年頃からコネチカット州北東部で絶滅し、ニューヨーク州北部の3つ目(VII)は、1800年代半ばに地図作成が最初に開始されて以来、8つの郡から1つの郡に縮小しました。

気候変動も広範囲にわたる影響を与える可能性があります。米国の気候が温暖化するにつれて、より長い成長期はより多くの食糧供給を提供するかもしれません。過去の温暖化Magicicadaneotredecimを変えたように、これは最終的にはより多くの17年のセミを13年のセミに変えるかもしれません。大規模な早期出現は、2017年にシンシナティとボルチモア-ワシントンメトロエリアで発生し、1969年、2003年、2020年にシカゴメトロエリアで発生しました。これは、この種の変化の潜在的な前兆です。

研究者は、蝉の分布を経時的に追跡するために、詳細で高品質の情報を必要としています。

米国森林局からのこの地図は、蝉のさまざまな群れがいつどこに出現するかを示しています。

あなたの近くの蝉を数えるのを手伝ってください

定期的なセミの個体数は非常に多く、成虫の出現は数週間しか続かないため、市民科学者はこの取り組みにおいて重要な役割を果たします。

この春のBroodXの出現を文書化するのを手伝いたいボランティアは、Cicada Safari携帯電話アプリをダウンロードし、スナップショットを提供し、www.cicadas.uconn.eduでリアルタイムにオンラインで調査をフォローできます。お見逃しなく—次の機会はBroodsXIIIとXIXが2024年に登場するまで来ません。

この記事はから再版された会話、クリエイティブコモンズライセンスの下で。あなたは見つけることができ、ここで元の記事を

John Cooleyは、コネチカット大学の生態学および進化生物学の助教授です。彼は、国立科学財団とナショナルジオグラフィックから資金提供を受けています。クリスサイモンは、コネチカット大学の生態学と進化生物学の教授です。彼女は国立科学財団から資金提供を受けています。

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