Poleciałem do St. Louis, aby zobaczyć cykady okresowe, lęg XIX, 13-letnie cykady okresowe. Dlaczego? Ponieważ są one cudem świata. Żaden inny organizm nie spędza 12 lub 16 lat pod ziemią, aby wyłonić się, kopulować i składać jaja w 13 lub 17 roku, a wszystkie cykady okresowe na danym obszarze są zsynchronizowane w tak długich odstępach czasu. Nic na świecie nawet się do tego nie zbliża. Jak to się mogło stać? Występują tylko we wschodnich Stanach Zjednoczonych, od rzeki Missouri na zachód, na wschód, prawie do Oceanu Atlantyckiego, od Wisconsin i Nowego Jorku na południe do Luizjany, Alabamy, północnej Georgii, Karoliny Południowej i Karoliny Północnej, i nigdzie indziej na świecie. Jakoś nigdy nie byłem we właściwym miejscu i czasie, by zobaczyć ich pojawienie się.
| cykada okresowa, St. Louis, Missouri |
Mam pewną reakcję typu „a niech to!”, ale cykady okresowe i ogólnie cykady nie są agresywne. Okresowe cykady siedziały nieruchomo podczas robienia zdjęć z bliska i pozwalały się dotykać. I to jest właśnie część cudu. Cykady praktycznie nie bronią się przed drapieżnikami – nie skaczą jak koniki polne, nie żądlą jak pszczoły ani… ani nic innego – więc kiedy się pojawiają, wszystko, co może je zjeść, ucztuje, czyli prawie wszystko, owady, żaby, gady, ptaki, ssaki. Przetrwały jako gatunek, ponieważ pomimo niewiarygodnych strat spowodowanych przez drapieżniki, jest ich tak wiele, że tysiące żyją, aby się rozmnażać. Nazywa się to nasyceniem drapieżników.
Nasycenie drapieżników jest trudne, ponieważ wymagana jest duża liczba osobników, zwłaszcza jeśli są one tak duże i smaczne jak cykady. To naprawdę działa tylko wtedy, gdy zwierzęta pojawiają się rzadko. Ptaki, które najadły się cykadami, będą miały lepszy rok niż zwykle i więcej ich piskląt przeżyje, więc populacja ptaków wzrośnie. Jeśli cykady pojawią się ponownie w tym samym miejscu w przyszłym roku i w następnym, populacje drapieżników nadrobią zaległości, a drapieżniki zjedzą tak wiele cykad, że wylęg wymrze. Długa lub nieprzewidywalna przerwa między pojawieniami się cykad pozwala drapieżnikom jeść aż do choroby, ale nie budować liczebności w czasie, ponieważ żywność spada do normalnego poziomu w następnym roku. Okresowe cykady robią to najlepiej ze wszystkich gatunków: 13 i 17 to liczby pierwsze, a nie wielokrotności mniejszych liczb. W związku z tym drapieżniki nie mogą żyć dwa razy dłużej lub cyklicznie zmieniać swojej liczebności, tak aby duże rodziny produkowały duże rodziny trzy lata później, aby były gotowe na następne pojawienie się. W rzeczywistości cykady okresowe mają tylko jednego wyspecjalizowanego drapieżnika: grzyba Massospora cicadina, który atakuje tylko cykady okresowe. Wytwarza on zarodniki, które leżą nieaktywne w glebie przez 13 lub 17 lat, dopóki pojawiająca się cykada nie napotka jednego z nich w drodze z gleby.
| Pień drzewa z cykadami |
Są naprawdę bardzo przystojne, z czarnymi ciałami, żółtymi skrzydłami, pomarańczowymi konturami i czerwonymi oczami.
Wyjazd do St. Louis, by je zobaczyć, był przygodą. Najpierw musiałem odgadnąć odpowiedni tydzień na przyjazd. Pojawienie się cykad rozpoczęło się na południowym krańcu tego lęgu i wraz z postępem sezonu przesuwało się na północ. Kiedy dotrą do St. Louis? Gdy pojawią się pierwsze dorosłe osobniki, mija około sześciu tygodni, zanim wszystkie dorosłe złożą jaja i zginą. Szło mi całkiem nieźle; cykady były liczne w St. Louis w ostatnich dniach maja.
Po drugie, musiałem znaleźć cykady. Dotarłem do hotelu i szybko wyszedłem na zewnątrz, oczekującg usłyszeć cykady. Nic. I żadnych dużych owadów na drzewach. Martwiłem się, że ludzkie użytkowanie ziemi zniszczyło cykady. Cykady były powszechne w niektórych częściach St. Louis, praktycznie nieobecne w innych. Domyślam się, że w pobliżu mojego hotelu i w wielu innych dzielnicach w ciągu ostatnich 13 lat przekopano glebę, usunięto drzewa żywicielskie lub rozprowadzono środki owadobójcze, niszcząc w ten sposób larwy cykad w glebie. Ochrona cykad będzie trudna: przez lata nie wiemy, że one tam są. Dobrą wiadomością jest to, że nimfy są dość głęboko w glebie, zwykle od 12 do 40 cali, ale żywią się korzeniami drzew: usuń drzewo pod trawnik lub budynek, a co będą jeść?
| Pod drzewem, dziury pozostawione przez cykady, gdy wyłoniły się z ziemi |
Każdy miał swoją historię o cykadach. Cykady odbijające się od szyb samochodu, tak głośne, że nie można było usłyszeć rozmówcy, albo zastraszające kota swoją liczebnością. Ostrzegano mnie, abym uważał na węże cottonmouth, które lubiły jeść cykady i mogły wspinać się kilka stóp po pniu drzewa, aby je dosięgnąć. Słyszałem o miejscach, gdzie puste skorupy nimf tworzyły dywan na ziemi, a właściciele domów skarżyli się na wyławianie cykad z basenu.
| Egzoszkielet pozostawiony na pniu drzewa przez cykadę, która przepoczwarzyła się w dorosłego osobnika |
Jeśli mieszkasz we wschodnich Stanach Zjednoczonych, w wielu miejscach cykady pojawiają się okresowo, raz w dzieciństwie. To niezapomniane wydarzenie! Przewiduje się je w Kentucky w 2025 roku, we wschodniej Luizjanie w 2027 roku, w południowym Missouri do Luizjany w 2028 roku. Dla reszty z nas na całym świecie nie ma nic podobnego. Turystyka cykad, aby zobaczyć cudownego owada, o którym po raz pierwszy przeczytałem około 1970 roku, była naprawdę świetna. Nie zobaczyłem wszystkiego, co mogłem zobaczyć. Na przykład, istnieją trzy gatunki okresowych cykad 17-letnich(Magicacada septendecim, M. cassini i M. septendecula), które są zsynchronizowane, aby wyłonić się ze sobą (lęg w tym samym roku), ale mają bardzo różne nawoływania i unikają kojarzenia się ze sobą. Cykady 13-letnie tworzą cztery gatunki, blisko spokrewnione z cykadami 17-letnimi, z podobnie skoordynowanymi pojawami. Co niezwykłe w tym roku, dwa spokrewnione lęgi, jeden 13-letni i jeden 17-letni, pojawiają się w tym samym roku i nieco się pokrywają (ale nie w St. Louis). Ze względu na ich długi cykl życia, minęło 221 lat, odkąd te dwa lęgi współwystępowały. Minęło również 26 lat, odkąd dwa geograficznie sąsiadujące lęgi pojawiły się w tym samym roku i 9 lat, odkąd jakiekolwiek dwa lęgi pojawiły się w tym samym roku. Ludzie badający cykady okresowe muszą być cierpliwi!
Wyjaśnienie ich ewolucji jest dziwne i techniczne, jak można się spodziewać po czymś, co wydaje się mieć miejsce tylko w jednym miejscu na świecie. Uważa się, że jest to wynik wzajemnego oddziaływania klimatu, w szczególności zlodowacenia, i presji drapieżników. Okresowe cykady, bardzo jadalne, są eliminowane, jeśli nie pojawiają się w dużych ilościach. Jeśli regularnie pojawiają się w dużych ilościach, liczba drapieżników wzrośnie, zagrażając gatunkowi. Potrzebne są więc nieregularne, zsynchronizowane cykady. Naukowcy postulują, że wraz z postępem lodowców i coraz krótszym sezonem wegetacyjnym cykady otrzymywały coraz mniej pożywienia z wolniej rosnących drzew, rosły wolniej i dłużej dojrzewały do postaci dorosłych. Nimfy pochodzące od tej samej matkir pojawiały się przez dwa, trzy lub pięć lat, w miarę jak każdy z nich stawał się wystarczająco duży, by dojrzeć. Jeśli jednak w danym roku pojawiło się tylko kilka osobników, wszystkie zostały zjedzone i nie pozostawiły potomków. Tak więc słabe warunki wzrostu i drapieżniki wyselekcjonowały zmiany, które je zsynchronizowały, na przykład dojrzewanie po pewnym czasie, a nie w określonym rozmiarze. Model matematyczny sugeruje, że to zadziała. W ten sposób nowo zsynchronizowane populacje cykad przetrwały i rozprzestrzeniły się. Niezsynchronizowane, nieokresowe populacje wymarły. Długi czas rozwoju, który wynikał ze złych warunków wzrostu, okazał się korzystny, ponieważ pozwolił upłynąć tyle czasu, że żadne drapieżniki nie specjalizowały się w cykadach.
Należy zauważyć, że drapieżnictwo utrzymuje synchronizację tych lęgów: cykady, które pojawiają się rok wcześniej lub rok później, są eliminowane przez drapieżniki. Ogólnie rzecz biorąc, jest to prawda, ale badania genetyczne wykazały bardzo złożony związek między lęgami; wczesne i późne cykady jako migranci i założyciele musiały to spowodować. Naukowcy opracowali również relacje między lęgami, stwierdzając, że w ciągu ostatnich 100 000 lat rozwinęły się one od siebie, czekając na dojrzałość o jeden lub cztery (cztery to liczba bazowa w rozwoju cykad) lub dojrzewając o rok lub cztery wcześniej.
Uważam, że są cudowne. Dramatyczne i tajemnicze duże owady, endemiczne dla wschodnich Stanów Zjednoczonych. Większość oszałamiających historii przyrodniczych pochodzi z odległych tropikalnych miejsc. Ja po prostu wsiadłem w samolot i poleciałem w rejon pojawienia się Brood XIX, wybierając St. Louis. Dziękuję biologowi wodnemu Steve’owi Schwartzowi za zabranie mnie na zachód od miasta, gdzie znaleźliśmy mnóstwo cykad w Laumeier Sculpture Park. Większość z nich znajdowała się wysoko na drzewach i trudno było je dostrzec, ale wszędzie brzęczały. Nie tak głośno, że nie dało się rozmawiać, ale z pewnością słyszałem 10 000 cykad. Tylko podczas spaceru szlakiem pętli Laumeiera.
A jednak nie widziałem żadnego w sześciu przecznicach wokół mojego hotelu (w zasięgu wzroku Forest Park). Spodziewałem się ich w Ogrodzie Botanicznym Missouri, ponieważ jest on pełen roślin, ale byłem rozczarowany. Widziałem jednego martwego na ścieżce i czasami słyszałem ich brzęczenie. Ale ptaki w parku były bardzo aktywne i wydawały się polować na cykady na drzewach i gonić się nawzajem, gdy ktoś złapał cykadę. Okresowe cykady nie przetrwają tam łatwo. Duże obszary St. Louis są już wolne od cykad. Pomimo map i opisów milionów cykad, ochrona cykad będzie ważna w następnych dziesięcioleciach. Minie 13 lat, zanim St. Louis ponownie zauważy cykady, a to dużo czasu, aby zmiany w użytkowaniu gruntów przypadkowo zabiły nimfy w ziemi.
Naprawdę liczne zwierzęta są często bardziej zagrożone wyginięciem, niż zdawaliśmy sobie sprawę, zarówno dlatego, że ludzie myśleli, że nie mogą ich skrzywdzić, jak i dlatego, że gatunki te szybko upadły, gdy ich liczba spadła. Przykładem mogą być gołębie pasażerskie, ale także jedyny północnoamerykański owad, który wyginął przed 2000 rokiem, szarańcza Rocky Mountain, która 150 lat temu zaciemniła niebo na równinach podczas swoich wielkich migracji.
| cykady na całym drzewie |
Bardzo się cieszę, że pojechałem. Okresowe cykady są naprawdę cudowne.na świecie i jeden ograniczony do wschodnich Stanów Zjednoczonych. (Pomocna mapa: link)
Odniesienia
Cane, J. 2009. The Migratory Locust in North America; a post mortem. Wild About Utah. link (dostęp 6/1/24).
Ito, H., S. Kakishima, T. Uehara, S. Morita, T. Koyama, T. Sota, J. R. Cooley i J. Yoshimura. 2015. Ewolucja okresowości u cykad okresowych. Scientific Reports. 5: 14094 s. 1-10. DOI 10.1038/srep14094.
Simon, C., J.R. Cooley, R. Karban i T. Sota. 2022. Postępy w ewolucji i ekologii 13- i 17-letnich cykad okresowych. Annual Review of Entomology. 67: 457-82. Dostępne na stronie Periodical Cicada Information Page, wszelkiego rodzaju zgrabne informacje.
Williams, K.S. i C. Simon. 1994. The ecology, behavior, and evolution of periodical cicadas (Ekologia, zachowanie i ewolucja cykad okresowych). Annual Review of Entomology. 40: 269-295.
Kathy Keeler