Периодическая цикада | |
---|---|
![]() | |
Образец Magicicada septendecim в Баварской государственной зоологической коллекции , Мюнхен (2015) | |
Хор Magicicada с M. septendecim , M. cassini и M. septendecula. | |
Научная классификация ![]() | |
Домен: | Эукариоты |
Королевство: | Анималия |
Тип: | Членистоногие |
Сорт: | Насекомые |
Заказ: | Полужесткокрылые |
Подотряд: | Аухенорринха |
Семья: | Цикадовые |
Подсемейство: | Цикадеттины |
Племя: | Ламоциальнини |
Род: | Magicicada У. Т. Дэвис , 1925 |
Типовой вид | |
Magicicada septendecim [1] |
Термин периодическая цикада обычно используется для обозначения любого из семи видов рода Magicicada восточной части Северной Америки , 13- и 17-летних цикад. Они называются периодическими , потому что почти все особи в местной популяции синхронизированы в развитии и появляются в один и тот же год. Хотя их иногда называют « саранчой », это неправильное название, так как цикады принадлежат к таксономическому отряду Hemiptera (настоящие клопы), подотряду Auchenorrhyncha , в то время как саранча — это кузнечики, принадлежащие к отряду Orthoptera . [2] Magicicada принадлежит к трибе цикад Lamotialnini , группе родов с представителями в Австралии, Африке и Азии, а также в Америке. [3]
Виды Magicicada проводят около 99,5% своей долгой жизни под землей в незрелом состоянии, называемом нимфой . Находясь под землей, нимфы питаются ксилемными жидкостями из корней широколиственных лесных деревьев на востоке Соединенных Штатов. [4] Весной 13-го или 17-го года жизни зрелые нимфы цикад появляются между концом апреля и началом июня (в зависимости от широты), синхронно и в огромных количествах. [5] [6] Взрослые особи активны всего около четырех-шести недель после необычно продолжительной фазы развития. [7]
Самцы собираются в хоровых центрах и кричат там, чтобы привлечь самок. Спаренные самки откладывают яйца в стебли древесных растений. В течение двух месяцев после первоначального появления жизненный цикл завершается, и взрослые цикады умирают. Позже тем же летом из яиц вылупляются личинки, и новые нимфы зарываются под землю, чтобы развиваться в течение следующих 13 или 17 лет.
Периодические появления также отмечены для «кубковой цикады мира» Chremistica ribhoi (каждые 4 года) [8] на северо-востоке Индии и для вида цикад с Фиджи, Raiateana knowlesi (каждые 8 лет) [9] .
Крылатая имаго (взрослая) периодическая цикада имеет два красных сложных глаза, три маленьких глазка и черную спинную грудь. Крылья полупрозрачные с оранжевыми прожилками. Нижняя часть брюшка может быть черной, оранжевой или полосатой с оранжевым и черным, в зависимости от вида. [10]
Взрослые особи обычно имеют размер от 2,4 до 3,3 см (от 0,9 до 1,3 дюйма), в зависимости от вида, как правило, около 75% размера большинства однолетних видов цикад, встречающихся в том же регионе. Зрелые самки немного крупнее самцов. [11]
Самцы Magicicada обычно образуют большие скопления, которые поют хором, чтобы привлечь восприимчивых самок. У разных видов разные характерные призывные песни. Говорят, что призыв decim periodical цикад напоминает крик «weeeee-whoa» или «Pharaoh». [12] У cassini и decula periodical цикад (включая M. tredecula ) есть песни, которые перемежаются жужжанием и тиканьем. [11]
Цикады не могут жалить и обычно не кусаются. Как и другие клопы Auchenorrhyncha (настоящие), они имеют ротовые части, используемые для прокалывания растений и высасывания их сока. Эти ротовые части используются во время стадии нимфы для добычи воды, минералов и углеводов из подземных корней, а во взрослой стадии — для получения питательных веществ и воды из стеблей растений. Хоботок взрослой цикады может проткнуть кожу человека, если его взять в руки, что болезненно, но никак не вредно. Цикады не являются ни ядовитыми , ни отравляющими , и нет никаких доказательств того, что они или их укусы могут передавать болезни. [13]
Откладывание яиц самками периодических цикад повреждает веточки древесной растительности размером с карандаш. Взрослые деревья редко страдают от длительного повреждения, хотя может возникнуть отмирание или «опадение» периферических веток. [14] Посадку молодых деревьев или кустарников лучше отложить до ожидаемого появления периодических цикад. Существующие молодые деревья или кустарники можно накрыть марлей или другой сеткой с отверстиями диаметром 3 ⁄ 8 дюйма (1,0 см) или меньше, чтобы предотвратить повреждение в период откладки яиц, [15] который начинается примерно через неделю после появления первых взрослых особей и длится до тех пор, пока все самки не умрут.
Почти все цикады проводят годы под землей в качестве молодых особей, прежде чем выйти на поверхность для короткой взрослой стадии от нескольких недель до нескольких месяцев. Семь периодических видов цикад так названы, потому что в любом месте все члены популяции синхронизированы в развитии — они появляются как взрослые все одновременно в одном и том же году. Эта периодичность особенно примечательна, потому что их жизненные циклы очень длинные — 13 или 17 лет.
Напротив, для непериодических видов некоторые взрослые особи созревают каждое лето и появляются, в то время как остальная часть популяции продолжает развиваться под землей. Многие называют эти непериодические виды ежегодными цикадами , потому что некоторые из них видны каждое лето. Это может привести некоторых к выводу, что непериодические цикады имеют жизненный цикл в 1 год. Это неверно. Несколько известных жизненных циклов «однолетних» видов составляют от двух до 10 лет, хотя некоторые могут быть длиннее. [ необходима цитата ]
Нимфы периодических цикад живут под землей, обычно в пределах 2 футов (61 см) от поверхности, питаясь соками корней растений. [16] Нимфы периодических цикад проходят пять стадий развития под землей. Разница в 13- и 17-летнем жизненном цикле, как говорят, заключается во времени, необходимом для созревания второй стадии. Находясь под землей, нимфы перемещаются глубже под землю, обнаруживая и затем питаясь более крупными корнями по мере их созревания. [17]
Нимфы, по-видимому, отслеживают количество лет, обнаруживая изменения в ксилеме, вызванные опадением дерева. Это было подтверждено экспериментально, когда рощу деревьев заставили пройти через два цикла потери и повторного роста листьев в течение одного календарного года. Цикады, питающиеся этими деревьями, появились через 16 лет вместо 17. [18]
В конце апреля — начале июня года появления на свет зрелые нимфы пятой стадии строят туннели на поверхности и ждут, пока температура почвы не достигнет критического значения. [7] [19] В некоторых ситуациях нимфы вытягивают грязевые башенки на высоту до нескольких дюймов над поверхностью почвы. [20] Функция этих башен неизвестна, но это явление наблюдалось у некоторых непериодических цикад, а также у других насекомых, прокладывающих туннели. [21]
Нимфы впервые появляются весенним вечером, когда температура почвы на глубине около 20 см (8 дюймов) превышает 17,9 °C (64 °F ). Считается, что сумеречное появление связано с тем, что максимальная температура почвы отстает от максимальной инсоляции на несколько часов, [ требуется ссылка ] удобно обеспечивая некоторую защиту для нелетающих нимф от дневных хищников, таких как птицы. Всю оставшуюся жизнь зрелые периодические цикады будут вести строго дневной образ жизни, а их пение часто почти прекращается ночью.
В течение большинства лет в Соединенных Штатах этот сигнал появления переносится на конец апреля или начало мая на крайнем юге и конец мая - начало июня на крайнем севере. Появляющиеся нимфы могут линять в траве или подниматься от нескольких сантиметров до более чем 100 футов (30 м), чтобы найти подходящую вертикальную поверхность для завершения своего превращения во взрослых особей. После закрепления себя на стволах деревьев, стенах зданий, телефонных столбах, столбах заборов, свисающей листве и даже неподвижных автомобильных шинах, нимфы проходят последнюю линьку, а затем проводят около шести дней на деревьях, ожидая полного затвердевания своих крыльев и экзоскелетов . Сразу после выхода из этой последней линьки молодые взрослые особи становятся грязно-белыми, но темнеют в течение часа.
Взрослые периодические цикады живут всего несколько недель; к середине июля все они умирают. Их недолговечные взрослые формы приспособлены для одной цели: размножения. Как и другие цикады, самцы производят очень громкую видоспецифическую брачную песню, используя свои тимпаны . Поющие самцы одного и того же вида Magicicada, как правило, образуют скопления, называемые хорами, чьи коллективные песни привлекательны для самок. Самцы в этих хорах чередуют приступы пения с короткими перелетами с дерева на дерево в поисках восприимчивых самок. [2] Большинство спариваний происходит на так называемых хоровых деревьях. [10]
Восприимчивые самки отвечают на призывы самцов своего вида синхронными взмахами крыльев (визуальная сигнализация, по-видимому, необходима в середине песни самцов), которые привлекают самцов для спаривания. [22] Звук хора может быть буквально оглушительным и в зависимости от количества самцов, составляющих его, может достигать 100 дБ в непосредственной близости. В дополнение к своим «зовущим» или «собирательным» песням самцы издают характерную песню ухаживания, приближаясь к отдельной самке. [10]
И самцы, и самки могут спариваться несколько раз, хотя большинство самок, по-видимому, спариваются только один раз [ требуется ссылка ] . После спаривания самка прорезает V-образные надрезы в коре молодых веток и откладывает около 20 яиц в каждый, в общей сложности кладка составляет 600 или более. Примерно через 6–10 недель из яиц вылупляются личинки, и нимфы падают на землю, где они зарываются и начинают новый 13- или 17-летний цикл.
Нимфы появляются в очень больших количествах почти в одно и то же время, иногда более 1,5 миллионов особей на акр (>370/м 2 ). [23] Их массовое появление, помимо прочего, является признаком выживания, называемым насыщением хищниками . Детали этой стратегии просты: в течение первой недели после появления периодические цикады являются легкой добычей для рептилий , птиц , белок , кошек , собак и других мелких и крупных млекопитающих . [7] [24] В своем нынешнем ареале периодические цикады не имеют эффективных хищников, и все другие животные, питающиеся ими после появления, быстро становятся неактуальными с точки зрения их влияния на общую популяцию цикад.
Ранние энтомологи утверждали, что общий механизм выживания цикад заключается в том, чтобы просто подавлять хищников своей численностью, обеспечивая выживание большинства особей. Позже тот факт, что периоды развития составляли простое число лет (13 и 17), был выдвинут в качестве гипотезы о стратегии избегания хищников, принятой для устранения возможности потенциальных хищников получать периодические приросты популяции путем синхронизации их собственных поколений с делителями периода появления цикад.
Согласно этой гипотезе простого числа, хищник с трехлетним репродуктивным циклом, который случайно совпал с появлением выводка в данном году, пройдет либо четыре цикла плюс один год (12 + 1), либо пять циклов плюс два года (15 + 2) к следующему появлению выводка. Таким образом, выводки с простым числом демонстрируют стратегию, гарантирующую, что они почти всегда появляются, когда некоторая часть хищников, с которыми они столкнутся, являются половозрелыми и, следовательно, неспособными извлечь максимальную выгоду из на данный момент безграничного запаса пищи. [25]
Другая точка зрения возвращает эту гипотезу к самим выводкам цикад. Она утверждает, что время развития с основными числами представляет собой адаптацию для предотвращения гибридизации между выводками. Предполагается, что этот необычный метод изоляции различных популяций во времени возник, когда условия были чрезвычайно суровыми. В этих условиях мутация, вызывающая чрезвычайно длительное время развития, стала настолько ценной, что цикады, которые ею обладали, посчитали полезным защитить себя от спаривания с цикадами, у которых отсутствовала черта длительного развития.
Таким образом, долго развивающиеся цикады сохранили черту, позволяющую им пережить период сильного давления отбора (т. е. суровые условия), вызванного изолированными и пониженными популяциями в период, непосредственно следующий за отступлением ледников (в случае периодических цикад, североамериканские ледниковые стадии плейстоцена ). Если рассматривать их в этом свете, их массовое появление и стратегия насыщения хищниками, которая из этого следует, служат только для поддержания гораздо более долгосрочной стратегии выживания защиты их долго развивающегося признака от гибридизаций, которые могли бы его ослабить. [26]
Эта гипотеза гибридизации впоследствии была поддержана серией математических моделей и остается наиболее широко принятым объяснением необычно длительной и математически сложной стратегии выживания этих насекомых. [27] Было высказано предположение, что длительность цикла контролируется одним локусом гена, при этом 13-летний цикл доминирует над 17-летним, [28] но эта интерпретация остается спорной и необоснованной на уровне ДНК .
Циклы в популяциях цикад достаточно значительны, чтобы влиять на другие популяции животных и растений. Например, было замечено, что рост деревьев снижается за год до появления выводка из-за увеличения питания корнями растущих нимф. [29] Было замечено, что кроты , которые питаются нимфами, хорошо себя чувствуют в течение года до появления, но страдают от снижения популяции на следующий год из-за сокращения источника пищи. [30] Популяции диких индеек положительно реагируют на увеличение питания в их кормовой базе, поедая взрослых цикад на земле в конце их жизненного цикла. Несъеденные туши периодических цикад разлагаются на земле, обеспечивая ресурсный импульс питательных веществ для лесного сообщества. [29]
Выводки цикад также могут оказывать негативное воздействие. Популяции восточной серой белки были затронуты негативно, поскольку яйцекладка самок цикад повредила будущие посевы мастов . [ необходима цитата ]
Периодические цикады группируются в географические выводки на основе календарного года, когда они появляются. Например, в 2014 году 13-летний выводок XXII появился в Луизиане, а 17-летний выводок III появился в западном Иллинойсе и восточной Айове.
В 1907 году энтомолог Чарльз Лестер Марлатт присвоил римские цифры 30 различным выводкам периодических цикад: 17 отдельных выводков с 17-летним жизненным циклом, которым он присвоил номера выводков с I по XVII (с годами появления с 1893 по 1909); плюс 13 выводков с 13-летним циклом, которым он присвоил номера выводков с XVIII по XXX (с 1893 по 1905). [31] Марлатт отметил, что 17-летние выводки, как правило, более северные, чем 13-летние выводки. [32]
Многие из этих гипотетических 30 выводков не наблюдались. Марлатт отметил, что некоторые популяции цикад (особенно выводок XI в долине реки Коннектикут в Массачусетсе и Коннектикуте ) исчезали, что он приписал сокращению лесов и появлению и распространению насекомоядных «английских воробьев» (домовых воробьев, Passer domesticus ) , которые последовали за европейским заселением Северной Америки. [33] Два из выводков, названных Марлаттом (выводки XI и XXI), вымерли. Его схема нумерации была сохранена для удобства (и потому, что она четко разделяет 13- и 17-летние жизненные циклы), хотя известно, что выжило только 15 выводков. [34]
Имя | Псевдоним | Цикл (лет) | Последнее появление | Следующее появление | Степень |
---|---|---|---|---|---|
Выводок I | выводок Blue Ridge | 17 | 2012 | 2029 | Западная Вирджиния, Западная Вирджиния |
Выводок II | Восточно-побережный выводок | 17 | 2013 | 2030 | Коннектикут, Мэриленд, Северная Каролина, Нью-Джерси, Нью-Йорк, Пенсильвания, Делавэр, Вирджиния, округ Колумбия |
Выводок III | выводок айовы | 17 | 2014 | 2031 | Айова |
Выводок IV | выводок Кансан | 17 | 2015 | 2032 | Восточная Небраска, юго-западная Айова, восточный Канзас, западный Миссури, Оклахома, северный Техас [35] |
Выводок V | 17 | 2016 | 2033 | Восточный Огайо, Западный Мэриленд, Юго-Западная Пенсильвания, Северо-Западная Вирджиния, Западная Вирджиния, Нью-Йорк (округ Саффолк) [36] | |
Выводок VI | 17 | 2017 | 2034 | Северная Джорджия, западная Северная Каролина, северо-западная Южная Каролина | |
Выводок VII | выводок онондага | 17 | 2018 | 2035 | Центральный Нью-Йорк (округа Онондага, Каюга, Сенека, Онтарио, Йейтс) [Примечание 1] |
Выводок VIII | 17 | 2019 | 2036 | Восточный Огайо, западная Пенсильвания, северная Западная Вирджиния | |
Выводок IX | 17 | 2020 | 2037 | юго-западная Вирджиния, юг Западной Вирджинии, запад Северной Каролины | |
Выводок X | Большой восточный выводок | 17 | 2021 | 2038 | Нью-Йорк, Нью-Джерси, Пенсильвания, Делавэр, Мэриленд, округ Колумбия, Вирджиния, Западная Вирджиния, Северная Каролина, Джорджия, Теннесси, Кентукки, Огайо, Индиана, Иллинойс, Мичиган [37] [Примечание 2] |
Выводок XI | 17 | 1954 | Вымерший | Коннектикут, Массачусетс, Род-Айленд. Последний раз видели в 1954 году в Эшфорде , Коннектикут, вдоль реки Фентон. | |
Выводок XIII | Северный Иллинойс выводок | 17 | 2024 | 2041 | Северный Иллинойс и некоторые районы Айовы, Висконсина и Индианы [Примечание 3] |
Выводок XIV | 17 | 2008 | 2025 | Южный Огайо, Кентукки, Теннесси, Массачусетс, Мэриленд, Северная Каролина, Пенсильвания, северная Джорджия, юго-западная Вирджиния и Западная Вирджиния, а также части Нью-Йорка и Нью-Джерси | |
Выводок XIX | Великий Южный выводок | 13 | 2024 | 2037 | Алабама, Арканзас, Джорджия, Индиана, Иллинойс, Кентукки, Луизиана, Мэриленд, Миссури, Миссисипи, Северная Каролина, Оклахома, Южная Каролина, Теннесси и Вирджиния [Примечание 4] |
Выводок XXI | Флоридский выводок | 13 | 1870 | Вымерший | Последняя запись сделана в 1870 году, исторический ареал включал Флоридский пэнхэндл [41] |
Выводок XXII | Батон-Руж Бруд [42] | 13 | 2014 | 2027 | Луизиана, Миссисипи [Примечание 5] |
Выводок XXIII | Миссисипи Вэлли Бруд [43] | 13 | 2015 | 2028 | Арканзас, Иллинойс, Индиана, Кентукки, Луизиана, Миссури, Миссисипи, Теннесси |
|
Периодические цикады, которые появляются вне ожидаемых временных рамок, называются отставшими. Хотя они могут появиться в любое время, они обычно делают это за один или четыре года до или после появления большинства других членов их выводков. [44] Отставшие с 17-летним жизненным циклом обычно появляются на четыре года раньше. Те, у кого 13-летний цикл, обычно появляются на четыре года позже. [45] Появление отставших может теоретически указывать на переход выводка с 17-летнего цикла на 13-летний. [46]
Выводок XIII 17-летней цикады, который, по общему мнению, имеет самое большое появление цикад по размеру, известному где-либо, и выводок XIX 13-летней цикады, возможно, самый большой (по географическому охвату) из всех периодических выводков цикад, как ожидается, появятся вместе в 2024 году впервые с 1803 года. Однако, как ожидается, два выводка не будут пересекаться, за исключением потенциально тонкой области в центральном и восточном Иллинойсе ( округа Мейкон , Сангамон , Ливингстон и Логан ). [47] Следующее такое двойное появление этих двух конкретных выводков произойдет в 2245 году, через 221 год после 2024 года. Многие другие 13-летние и 17-летние выводки появляются в те же годы, но выводки географически не близки. [48]
Magicicada является членом трибы цикад Lamotialnini , которая распространена по всему миру, за исключением Южной Америки . Несмотря на то, что Magicicada встречается только в восточной части Северной Америки , ее ближайшими родственниками считаются роды Tryella и Aleeta из Австралии , причем Magicicada является сестрой клады, содержащей Tryella и Aleeta . [ 49] В Америке ее ближайшим родственником считается род Chrysolasia из Гватемалы . [50]
Семь признанных видов помещены в Magicicada — три 17-летних вида и четыре 13-летних вида. Эти семь видов также иногда группируются по-разному в три подгруппы, так называемые группа видов Decim , группа видов Cassini и группа видов Decula, отражая сильное сходство каждого 17-летнего вида с одним или несколькими видами с 13-летним циклом. [51]
17-летний цикл | Группа видов | 13-летний цикл | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Изображение | Научное название | Общее название | Распределение | Изображение | Научное название | Общее название | Распределение | |
![]() | М. септендецим ( Линней , 1758 г.) | 17-летняя саранча, фараонова цикада | Канада, США | Децим | ![]() | М. тредецим (Уолш и Райли, 1868) | Юго-Восток США | |
М. neotredecim Маршалл и Кули, 2000 | Соединенные Штаты | |||||||
![]() | М. cassini [52] (Фишер, 1852) | 17-летняя цикада, карликовая периодическая цикада | Соединенные Штаты | Кассини | ![]() | М. тредекассини Александр и Мур, 1962 г. | Соединенные Штаты | |
![]() | M. septendecula Александр и Мур, 1962 | Соединенные Штаты | Декула | ![]() | M. tredecula Александр и Мур, 1962 | Соединенные Штаты |
Периодические жизненные циклы цикад любопытны не только тем, что используют простые числа 13 или 17, но и тем, что их эволюция также тесно связана с одно- и четырехлетними изменениями в их жизненных циклах. [26] [28] Однолетние изменения встречаются реже, чем четырехлетние, и, вероятно, связаны с изменением местных климатических условий. Четырехлетние ранние и поздние появления обычны и охватывают гораздо большую долю популяции, чем однолетние изменения. Хорошо известно, что различные виды произошли от процесса аллохронного видообразования , [53] [54], в котором субпопуляции видов, которые изолированы друг от друга во времени, в конечном итоге также становятся репродуктивно изолированными .
Исследования показывают, что у существующих периодических цикад 13- и 17-летние жизненные циклы развивались по крайней мере восемь раз за последние 4 миллиона лет, и что разные виды с идентичными жизненными циклами развили свое перекрывающееся географическое распространение, синхронизируя свои жизненные циклы с существующими доминирующими популяциями. [54] В том же исследовании подсчитано, что группа видов Decim отделилась от общего предка групп видов Decula и Cassini около 4 миллионов лет назад (Mya). Около 2,5 миллионов лет назад группы Cassini и Decula отделились друг от друга.
В статье Соты и др. (2013) также подсчитано, что первое разделение существующих 13-летних цикад от 17-летних произошло в группе Decim около 530 000 лет назад, когда южная M. tredecim отделилась от северной M. septendecim . Второе примечательное событие произошло около 320 000 лет назад с разделением западной группы Cassini от ее конспецификов на востоке. Клады Decim и Decula испытали похожие западные разделения, но, по оценкам, они произошли 270 000 и 230 000 лет назад соответственно. 13- и 17-летние разделения в Cassini и Decula произошли после этих событий.
17-летние цикады в основном занимают территорию, ранее покрытую оледенением, и в результате их филогеографические связи отражают эффекты повторного сокращения в ледниковых рефугиумах (небольшие острова подходящей среды обитания) и последующего повторного расширения в течение нескольких межледниковых периодов. В каждой группе видов, Decim, Cassini и Decula, сигнатура ледниковых периодов проявляется в трех филогеографических генетических подразделениях: одна подгруппа к востоку от Аппалачей, одна среднезападная и одна на дальнем западном краю их ареала.
Данные Соты и др. предполагают, что основатели южных популяций 13-летних цикад произошли из группы Decim. Позже к ним присоединились Cassini, происходящие из западной клады Cassini, и Decula, происходящие из восточной, средней и западной клады Decula. Когда Cassini и Decula вторглись на юг, они стали синхронизированы с резидентными M. tredecim . Эти Cassini и Decula известны как M. tredecassini и M. tredecula . Необходимы дополнительные данные для поддержки этой гипотезы и других гипотез, связанных с более поздними 13- и 17-летними разделениями с участием M. neotredecim и M. tredecim .
17-летние периодические цикады распространены от восточных штатов, через долину Огайо , до штатов Великих равнин и на север до границ Верхнего Среднего Запада , в то время как 13-летние цикады встречаются в южных штатах и в долине Миссисипи , с некоторым небольшим перекрытием двух групп. Например, выводки IV (17-летний цикл) и XIX (13-летний цикл) перекрываются в западном Миссури и восточной Оклахоме. [55] [56] Их появления должны снова совпасть в 2219, 2440, 2661 и т. д., как это было в 1998 году [57] (хотя распределения немного меняются от поколения к поколению, и старые карты распределения могут быть ненадежными [56] ).
С апреля 2021 года в Университете Коннектикута ведется работа, спонсируемая Национальным географическим обществом, по созданию новых карт распространения всех периодических выводков цикад. [58] В работе используются краудсорсинговые данные и записи, которые собирают энтомологи и волонтеры. [59]
Хотя он обычно питается личинками галлицы дубовых листьев ( Polystepha pilulae ) и другими насекомыми, галлиевый клещ дубовых листьев («чесоточный клещ») ( Pyemotes herfsi ) становится эктопаразитом яиц периодических цикад, когда они доступны. После того, как цикады откладывают яйца в ветви деревьев, питающиеся клещи размножаются, и их численность увеличивается. [60]
После того, как цикады прекратились, у многих людей появились сыпь, пустулы , сильный зуд и другие последствия укусов клещей на верхней части туловища , голове, шее и руках. Сыпь и зуд достигли пика через несколько дней, но продолжались до двух недель. Противозудные средства, включая лосьон с каламином и местные стероидные кремы , не облегчали зуд. [60]
Massospora cicadina — патогенный грибок , поражающий только 13- и 17-летние периодические цикады. Инфекция приводит к образованию «пробки» спор, которая заменяет конец брюшка цикады, пока она еще жива, что приводит к бесплодию, передаче болезней и, в конечном итоге, к смерти цикады. [61]
Magicicada не способны получать все незаменимые аминокислоты из разбавленной ксилемной жидкости, которой они питаются, и вместо этого полагаются на эндосимбиотические бактерии, которые обеспечивают необходимые витамины и питательные вещества для роста. [62] Бактерии рода Hodgkinia живут внутри периодических цикад и растут и делятся в течение многих лет, прежде чем прерывистые события размножения цикад налагают естественный отбор на эти бактерии для поддержания взаимовыгодных отношений. В результате геном Hodgkinia разделился на три независимых бактериальных вида, каждый из которых содержит только подмножество генов, необходимых для этого симбиоза. Хозяину требуются все три подгруппы симбионтов, поскольку только полный комплект всех трех подгрупп обеспечивает хозяина всеми его необходимыми питательными веществами. [63] Симбиоз Hodgkinia – Magicicada является ярким примером того, как бактериальные эндосимбионты управляют эволюцией своих хозяев.
Первое известное упоминание о массовом появлении цикад появилось в отчете 1633 года Уильяма Брэдфорда , губернатора Плимутской колонии , которая была основана в 1620 году на территории будущего штата Массачусетс . [64] [65] После описания «чумной лихорадки», охватившей колонию и соседних индейцев, в отчете говорилось:
Следует отметить, что весной, перед этой болезнью, было многочисленное стадо мух , которые по величине были похожи на ос или шмелей ; они выползали из маленьких нор в земле, ели зелень и производили такой постоянный пронзительный шум, что лес наполнялся ими и был готов оглушить слушателей; до этого времени англичане в этой стране их не видели и не слышали; но индейцы сказали им, что последует болезнь, и так и произошло, очень жарко, в июне , июле и августе того лета. [66] [67]
(Развивая наблюдение, о котором Марлат сообщил в 1907 году, [68] Джин Крицки предположил, что отчет Брэдфорда неверно датирован, поскольку выводки XI и XIV должны были появиться в Плимуте в 1631 и 1634 годах соответственно, в то время как ни один из известных в настоящее время выводков не мог появиться там в 1633 году. [69] )
Исторические источники приводят сообщения о 15-17-летних повторениях огромного количества шумных вылетающих цикад («саранчи»), написанные еще в 1733 году. [67] [70] Джон Бартрам , известный филадельфийский ботаник и садовод , был среди первых писателей, которые описали жизненный цикл, внешний вид и характеристики насекомых. [71]
9 мая 1715 года Андреас Сандель, пастор шведской лютеранской церкви «Gloria Dei» в Филадельфии , описал в своем журнале появление выводка X. [72] Пер Кальм , финский натуралист, посетивший Пенсильванию и Нью-Джерси в 1749 году по поручению Королевской шведской академии наук , наблюдал в конце мая еще одно появление этого выводка. [73] [74] Сообщая об этом событии в статье, опубликованной в шведском академическом журнале в 1756 году, Кальм писал:
Общее мнение таково, что эти насекомые появляются в таких фантастических количествах каждый семнадцатый год. Между тем, за исключением одного случайного, который может появиться летом, они остаются под землей.
Существуют значительные доказательства того, что эти насекомые появляются каждый семнадцатый год в Пенсильвании. [74]
Затем Кальм описал отчет Сэндела и тот, который он получил от Бенджамина Франклина , который зафиксировал в Филадельфии появление из земли большого количества цикад в начале мая 1732 года. Он отметил, что люди, подготовившие эти документы, не делали подобных отчетов в другие годы. [74]
Калм далее отметил, что другие сообщили ему, что видели цикад лишь изредка, прежде чем насекомые появились из-под земли в Пенсильвании большими стаями 22 мая 1749 года. [74] Он также заявил, что не слышал цикад в Пенсильвании и Нью-Джерси в 1750 году в те же месяцы и в тех же районах, в которых он слышал их много в 1749 году. [74] Отчеты 1715 и 1732 годов, в сочетании с его собственными наблюдениями 1749 и 1750 годов, подтвердили предыдущее «общее мнение», которое он процитировал.
Кальм обобщил свои выводы в книге, переведенной на английский язык и опубликованной в Лондоне в 1771 году, [75] заявив:
Есть вид саранчи , которая примерно каждые семнадцать лет прилетает сюда в невероятных количествах... В промежутках между годами, когда они так многочисленны, их можно увидеть или услышать только поодиночке в лесу. [67] [76]
На основании отчета Кальма и предоставленного им образца Карл Линней в 1758 году в десятом издании своей «Системы природы» назвал насекомое Cicada septendecim . [10] [77]
Моисей Бартрам, сын Джона Бартрама, описал следующее появление выводка (выводок X), который Кальм наблюдал в 1749 году в статье под названием « Наблюдения за цикадой, или саранчой Америки, которая появляется периодически раз в 16 или 17 лет» , которую он написал в 1766 году. Статья Бартрама, опубликованная в лондонском журнале в 1768 году, отмечала, что после вылупления из яиц, отложенных в ветках деревьев, молодые насекомые сбегали на землю и «входили в первое отверстие, которое могли найти». Он сообщил, что ему удалось обнаружить их на глубине 10 футов (3 м) под поверхностью, но, как сообщается, другие находили их на глубине 30 футов (9 м). [78]
В 1775 году Томас Джефферсон записал в своей «Садовой книге» 17-летнюю периодичность появления выводка II, написав, что его знакомый помнит «великие годы саранчи» в 1724 и 1741 годах, что он и другие вспоминали еще один такой год в 1758 году и что насекомые снова появились из-под земли в Монтичелло в 1775 году. Он отметил, что самки откладывают яйца в небольшие веточки деревьев, находясь над землей. [79]
Появление цикад выводка VII (также известного как выводок онондага) в 1780 году во время американской войны за независимость совпало с последствиями военной операции, известной как экспедиция Салливана, которая опустошила коренные общины онондаган и уничтожила их урожай. Внезапное появление такого значительного количества цикад стало источником пропитания для народа онондага, который испытывал серьезную нехватку продовольствия после кампаний Салливана и последующей жестокой зимы. [80] Кажущийся чудесным прибытие цикад отмечается онондага, как будто это было вмешательство Создателя, чтобы обеспечить их выживание после такого травмирующего, катастрофического события. [81]
В апреле 1800 года Бенджамин Баннекер , живший недалеко от мельниц Элликотта, штат Мэриленд , написал в своей книге записей, что он вспомнил «великий год саранчи» в 1749 году, второй в 1766 году, в течение которого насекомые, казалось, были «такими же многочисленными, как и в первый», и третий в 1783 году. Он предсказал, что насекомых (выводок X) «можно ожидать снова в 1800 году, который является семнадцатым с момента их третьего появления у меня». [82] Описывая эффект, который патогенный гриб Massospora cicadina оказывает на своего хозяина , [83] книга записей Баннекера заявила, что насекомые:
... начинают петь или издавать звуки с того момента, как они выходят из земли, и до самой смерти. Задняя часть сгнивает, и это, кажется, не причиняет им боли, поскольку они продолжают петь, пока не умрут. [84]
В 1845 году Д. Л. Фарас из Вудвилля, штат Миссисипи , объявил о 13-летней периодичности выводков южных цикад в местной газете Woodville Republican . [32] В 1858 году Фарас поместил заголовок Cicada tredecim в последующей статье, опубликованной газетой на эту тему. [32] Десять лет спустя, в декабре 1868 года, American Entomologist опубликовал статью, написанную Бенджамином Дэнном Уолшем и Чарльзом Валентайном Райли , в которой также сообщалось о 13-летней периодичности выводков южных цикад. [32]
Статья Уолша и Райли, которую Scientific American перепечатал в январе 1869 года, иллюстрировала внутренние и внешние характеристики отверстий для вылета нимф и приподнятых башен. [65] Их статья, в которой не цитировались отчеты Фараса, была первой, в которой описывалась 13-летняя периодичность южных цикад, которая получила широкое внимание. [32] Райли позже признал работу Фараса в публикации 1885 года о периодических цикадах, автором которой он был. [32] [85]
В 1998 году в западном Миссури наблюдался выводок 17-летних цикад (выводок IV), а на большей части остальной части штата — выводок 13-летних цикад (выводок XIX). Каждый из выводков является крупнейшим в штате среди своих видов. Поскольку территории двух выводков перекрываются (сходятся) в некоторых районах, сближение стало первым в штате с 1777 года. [86]
В 2007 и 2008 годах Эдмонд Заборски, научный сотрудник Иллинойского научного исследования , сообщил, что галловый клещ дубовых листьев («чесоточный клещ») ( Pyemotes herfsi ) является эктопаразитом яиц периодических цикад. Исследуя с помощью других загадочные зудящие рубцы и сыпь, которые появлялись у людей в пригородах Чикаго после окончания появления выводка XIII в 2007 году, он приписал это событие укусам клещей, популяция которых быстро увеличилась, паразитируя на этих яйцах. [87] Аналогичные события произошли в Цинциннати после того, как в 2008 году закончилось появление выводка XIV, [88] в Кливленде и других местах на севере и востоке Огайо после того, как в 2016 году закончилось появление выводка V, [89] в районе Вашингтона, округ Колумбия , после того, как в 2021 году закончилось появление выводка X, [90] и снова в районе Чикаго после того, как в 2024 году закончилось появление следующего выводка XIII. [91]
Виды Magicicada съедобны в приготовленном виде для людей, у которых нет аллергии на подобные продукты . Для этой цели существует ряд рецептов. Некоторые рекомендуют собирать насекомых вскоре после линьки, пока они еще мягкие. Другие отдают предпочтение вылупившимся нимфам или закаленным взрослым особям. [92]
Насекомые исторически употреблялись в пищу коренными американцами , которые жарили их или запекали в горячих печах, помешивая до тех пор, пока они не подрумянятся. [93] [94] Марлатт писал в 1907 году:
Использование недавно появившихся и сочных цикад в качестве продукта питания человека имеет лишь теоретический интерес, потому что, если нет других причин, они встречаются слишком редко, чтобы иметь какую-либо реальную ценность. Существует также гораздо более сильное возражение в инстинктивном отвращении, которое все насекомые, по-видимому, внушают как продукт питания большинству цивилизованных народов. Теоретически, цикада, собранная в надлежащее время и соответствующим образом приготовленная и поданная, должна быть довольно привлекательной пищей. Личинки жили исключительно на растительной материи самого чистого и полезного сорта, и, предположительно, поэтому были бы гораздо более вкусными и подходящими для еды, чем устрица, с ее привычкой питаться падалью в мутном иле речных донов, или многие другие животные, которые высоко ценятся и которые не имеют и половины такой чистой истории, как периодическая цикада. [94]
Выводок из Северного Иллинойса, который появится в конце мая 2024 г., имеет репутацию самого крупного появления цикад, известного где-либо. Это связано с размером появления, а также исследованиями и последующими отчетами на протяжении многих лет энтомологов Монте Ллойда и Генри Дайбаса в
Полевом музее
в Чикаго. Во время появления 1956 года они насчитали в среднем 311 отверстий для выхода нимф на квадратный ярд земли в лесистой пойме недалеко от Чикаго. Это соответствует 1½ миллиона цикад на акр. На возвышенных участках они зарегистрировали 27 отверстий для вылета на квадратный ярд, что соответствует примерно 133 000 на акр. Это число более типично для числа вылета, но все равно является огромным числом насекомых. .... 2020 | Подвыводок Северного Иллинойса (часть XIII Марлатта)
Выводок XIX, возможно, является крупнейшим (по географическому охвату) из всех периодических выводков цикад, с записями вдоль восточного побережья от Мэриленда до Джорджии и на Среднем Западе от Айовы до Оклахомы.
цикады с 17-летним жизненным циклом появляются на 4 года раньше, а цикады с 13-летним циклом — на 4 года позже.
Оба выводка XIX и XIII существуют в округах Мейкон, Сангамон, Ливингстон и Логан в Иллинойсе. Легкодоступное место, где они ближе всего подходят к перекрытию, — Спрингфилд, Иллинойс, который находится в округе Сангамон.
Выводок из Северного Иллинойса, который появится в конце мая 2024 г., имеет репутацию самого крупного появления цикад, известного где-либо. Это связано с размером появления, а также исследованиями и последующими отчетами на протяжении многих лет энтомологов Монте Ллойда и Генри Дайбаса в Полевом музее в Чикаго. Во время появления 1956 года они насчитали в среднем 311 отверстий для выхода нимф на квадратный ярд земли в лесистой пойме недалеко от Чикаго. Это соответствует 1½ миллиона цикад на акр. На возвышенных участках они зарегистрировали 27 отверстий вылета на квадратный ярд, что соответствует примерно 133 000 на акр. Это число более типично для числа вылета, но все равно является огромным числом насекомых.
В 2024 году 13-летний выводок XIX, который является крупнейшим из всех периодических выводков цикад, появится одновременно с 17-летним выводком XIII; эти два выводка соседствуют (но не перекрываются в значительной степени) в северо-центральном Иллинойсе.
Выводок XIX, возможно, является крупнейшим (по географическому охвату) из всех периодических выводков цикад, с записями вдоль восточного побережья от Мэриленда до Джорджии и на Среднем Западе от Айовы до Оклахомы.
XIX и выводок XIII появятся этой весной. В последний раз эти жуки появлялись в одно и то же время в Соединенных Штатах, когда президентом был Томас Джефферсон. После этой весны пройдет еще 221 год, прежде чем выводки, которые географически соседствуют, снова появятся вместе.
«Миллиарды, даже триллионы цикад появятся одновременно в 17 штатах», — рассказал журналу Life Science Крис Саймон, профессор кафедры экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Коннектикуте и один из ученых, управляющих базой данных. ... Несмотря на огромные объемы насекомых, которые должны появиться, совместное появление выводков XIII и XIX, скорее всего, не будет сильно отличаться от других периодических появлений цикад. Это потому, что, по большей части, они не появятся в одних и тех же местах. В Спрингфилде, штат Иллинойс, есть только небольшая лесная зона, где два выводка могут появиться одновременно. «Выводки не будут значительно перекрываться из-за широтного распространения», — рассказал журналу Live Science Джон Кули, основатель проекта Periodical Cicada Project и профессор кафедры экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Коннектикуте. .... Это редкое явление, когда два определенных периодических выводка с разными жизненными циклами появляются одновременно и перекрытие по местоположению. «Совместное появление любых двух выводков разных циклов встречается редко, потому что оба цикла являются простыми числами», — сказал Кули. «Любые 13- и 17-летние выводки будут появляться вместе только один раз в 13 x 17 = 221 год». Несмотря на географическую близость, два выводка не появлялись одновременно в течение 221 года, хотя многие другие 13- и 17-летние выводки появлялись в один и тот же год. «2015 год был последним разом, когда 13-летний выводок появился с 17-летним выводком, когда выводок XXIII появился с выводком IV. Однако эти два выводка не были географически близки», — сказал Саймон Live Science. «Аналогично, соседние выводок IV и выводок XIX оба появились в 1998 году, но, опять же, не были близки.
На сегодняшний день мы обследовали и нанесли на карту более 10 000 мест в местах периодического появления цикад, используя подробные базовые карты и технологию
GPS
, такую как настраиваемый регистратор данных GPS...
Вы можете сообщить о периодических цикадах с помощью приложения Cicada Safari, доступного в Google Play Store или Apple Store .
Более того, впервые Общество услышало о периодических цикадах от Пола Дадли, который отправил рукопись в Общество в 1733 году. .... Дадли правильно отметил семнадцатилетний жизненный цикл и предоставил доказательства. Однако статья Коллинсона показывает, что он использовал утверждение Бартрама о пятнадцатилетнем цикле в своей статье.
Доктор Уокер говорит, что он помнит, что 1724 и 1741 годы были годами большого нашествия саранчи. Мы все помним, что был 1758 год, и теперь они снова появляются в этом 1775 году. Кажется, что они периодически появляются из-под земли раз в 17 лет. Они появляются из-под земли с огромной глубины. Считается, что в этом состоянии они ничего не едят, откладывание яиц в маленькие веточки деревьев, похоже, является их единственным занятием. Самки издают хорошо известный звук. Самцы молчат.
Жители северо-восточного Огайо жалуются на зудящие рубцы на голове, шее и верхней части туловища. Виновником был признан дубовый чесоточный клещ Pyemotes herfsi. В последний раз вспышка в Огайо произошла в 2008 году в районе Цинциннати. В то время пешеходы, бегуны и велосипедисты жаловались, что, когда они следовали по тропам, над которыми нависали дубы, на следующий день у них появлялись зудящие рубцы. В то время дубовый чесоточный клещ был зарегистрирован как периодический вредитель от Небраски до Техаса и на восток до Теннесси. Укусы были наиболее распространены в июле и августе, но следующим летом жалоб не было!
Цикады, эти большие, шумные, неуклюжие, красноглазые насекомые, которые периодически роятся в районах Огайо, снова появятся всего через несколько недель. Эксперты говорят, что в этом году заражение будет самым сильным в районах Цинциннати вокруг и к востоку от I-71. ... В целом, цикады будут роиться по всему южному центральному Огайо, всей восточной половине Кентукки и частям 10 других штатов. Это детеныши семейства цикад, называемые Brood XIV. Известные как 17-летние цикады, их последний выход произошел в 1991 году.
Самая большая часть выводка XIV была обнаружена в смежном регионе, примерно занимающем части долины Огайо, часть плато Камберленд и горы к югу и востоку от нее.
Периодические цикады: Выводок V 17-летних периодических цикад появился на большей части восточного Огайо весной 2016 г. Пик активности цикад пришелся на большую часть июня.
По словам эксперта по цикадам доктора Джина Крицки из Университета Маунт-Сент-Джозеф, после появления цикад в больших количествах можно увидеть особого клеща, известного как «чесоточный клещ дубовых листьев». Крицки отметил, что в 2007 году «люди в Чикаго, у которых во дворах росли дубы, начали жаловаться на укусы после появления цикад». «Оказалось, что чесоточный клещ дубовых листьев был обнаружен в гнездах цикад выводка XIII», — сказал Крицки NBC Chicago. Этот же выводок был одним из двух, появившихся в Иллинойсе во время исторического события 2024 года, которое Крицкий назвал «библейским».