数以亿计的母蝉即将发出响亮的声音

由:约翰·厄尔&克里斯•西蒙|
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X窝蝉需要17年的时间来完成它们的发育。当它们今年出现时,它们会发出响亮的合唱,声音可以达到100分贝。Ed Reschke/Getty Images

昆虫界的一件大事即将来临。4月或5月的某个时候开始,根据纬度的不同,最大的一群17年蝉从纽约到伊利诺斯州,再到乔治亚州的北部。这个群体被称为X窝,在罗马数字中表示10。

在大约四周的时间里,树林和郊区将回荡着蝉的口哨和嗡嗡的求偶声。交配后,每只雌性会在铅笔大小的树枝上产下数百枚卵。

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然后成年蝉就会死亡。一旦卵孵化,新的蝉若虫从树上掉下来,钻回地下,再次开始循环。

世界上可能有3000到4000种蝉,但美国东部13年和17年的周期蝉似乎是独一无二的,它将漫长的幼蝉发育时间与同步的大规模成虫出现结合在一起。

这些事件给昆虫学家和公众都提出了许多问题。蝉在地下十三年或十七年做什么?他们吃什么?为什么它们的生命周期这么长?为什么它们是同步的?气候变化会影响这个昆虫世界的奇迹吗?

我们研究周期蝉是为了理解有关的问题生物多样性、生物地理学行为与生态-生命的进化、自然历史和地理分布。关于这些昆虫,我们了解了许多令人惊讶的事情:例如,它们可以通过每四年改变一次生命周期来穿越时间。13年周期蝉和17年周期蝉的学名是这样的并非偶然十七,是“神奇的蝉”的缩写。

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自然历史

作为一个物种,周期蝉比它们栖息的森林还要古老。分子分析表明,大约在400万年前,是现在的祖先18新利最新登入十七物种分裂成两个血统.大约150万年后,其中一个谱系再次分裂。由此产生的三种谱系是现代期刊的基础蝉种组Decim,卡西尼号而且Decula

早期的美国殖民者第一次在马萨诸塞州遇到周期性的蝉鸣。这么多昆虫的突然出现让他们想起了《圣经》中蝗灾,蝗虫是蚱蜢的一种。这就是为什么在18新利最新登入北美,“蝗虫”这个名字被错误地与蝉联系在一起。

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在19世纪,著名的昆虫学家本杰明·沃尔什,简历莱利而且查尔斯Marlatt研究出了周期蝉惊人的生物学特性。他们发现,与蝗虫或其他蚱蜢不同,蝉不会啃树叶,不会破坏庄稼,也不会成群飞行。

相反,这些昆虫一生中大部分时间都在看不见的地方度过,生长在地下,在经历五个幼年期时以植物的根部为食。它们的同步出现是可以预测的,在北方以17年为周期,在南方和密西西比河谷以13年为周期。这里有多个不同地区的年级,被称为“雏”。

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在最后的若虫阶段,蝉建造了一条通往水面的出口隧道并浮出水面。然后它们最后一次蜕皮,长大成人。
卡梅伦戴维森/盖蒂图片社

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人多安全

的主要特点十七从生物学角度来说,这些昆虫大量出现。这增加了它们在地面上完成关键任务的机会:寻找配偶。

密集的出现也提供了科学家所说的捕食者-饱和防御。任何以蝉为食的捕食者,无论是狐狸、松鼠、蝙蝠还是鸟类,都会在吃掉该地区所有昆虫之前吃饱,留下许多幸存者。

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虽然周期蝉基本上每17年或13年就会按时出现一次,但经常会有一小群蝉早四年或晚四年出现。早期出现的蝉可能是生长较快的个体,它们可以获得丰富的食物,而落后者可能是生存较少的个体。

如果生长条件随着时间的推移而改变,那么有能力进行这种生命周期的转换,在有利的时候提前四年出来,在困难的时候晚四年出来,就变得很重要。如果一个突然的温暖或寒冷的阶段导致大量蝉犯了一个一次性的错误,并在四年之后出现,这些昆虫可以以足够多的数量出现,以满足捕食者,并转移到一个新的时间表。

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普查X窝的时间

大约1万到2万年前,随着冰川从现在的美国撤退,东部森林里充满了周期性的蝉鸣。短暂的生命周期切换形成了一个复杂的群体镶嵌。

如今,在冬季落叶的东北落叶林里,有12窝17年周期的蝉。这些组是按顺序编号的,像一个巨大的拼图游戏一样组合在一起。在东南部和密西西比河谷有三窝13年的蝉。

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因为周期蝉对气候很敏感,它们的繁殖模式和种类反映了气候的变化。例如,我们工作中的遗传和其他数据表明,13年的物种十七neotredecim它位于密西西比河上游,是在最后一次冰川作用后不久形成的。随着环境变暖,该地区17岁的蝉陆续出现,一代又一代,在地下待了13年,直到它们消失永久地转换为13年周期

但尚不清楚蝉是否能像人类改变环境一样快速进化。虽然周期蝉喜欢森林边缘,在郊区茁壮成长,但它们无法生存森林砍伐或者在没有树木的地方繁殖。

事实上,一些鸟群已经灭绝了。在19世纪后期,一窝(21)从佛罗里达北部和乔治亚州消失了。

气候变化也可能产生深远影响。随着美国气候变暖,更长的生长季节可能提供更大的食物供应。这可能最终会把更多17年的蝉变成13年的蝉,就像过去的变暖一样改变十七neotredecim.2017年,辛辛那提和巴尔的摩-华盛顿都市区出现了大规模的早期疫情,1969年、2003年和2020年,芝加哥都市区出现了大规模的早期疫情,这些都是这种变化的潜在前兆。

研究人员需要详细的高质量信息来跟踪蝉的分布。18luck手机登录

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这张来自美国林业局的地图显示了不同蝉群的出现地点和时间。18新利最新登入
美国林业局

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帮你数身边的蝉

民间科学家在这项工作中发挥了关键作用,因为蝉的周期性种群数量非常大,成年蝉的出现只持续几周。

想要在今年春天帮助记录X巢的出现的志愿者可以下载知了Safari手机app,提供快照,并实时在线跟踪我们的研究www.cicadas.uconn.edu.不要错过机会,下一个机会直到现在才会到来第XIII和XIX窝将在2024年出现

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本文转载自谈话在创作共用许可下你可以在原文在此

约翰·厄尔他是康涅狄格大学生态学和进化生物学助理教授。他获得了国家科学基金会和国家地理的资助。克里斯•西蒙他是康涅狄格大学的生态学和进化生物学教授。她得到了国家科学基金会的资助。

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