Werden die Vereinigten Staaten alle 200 Jahre einmal mit einer „großen Zikadenplage“ konfrontiert? Netizen: Frittiertes Essen schmeckt so gut

In diesem Jahr wird es im Osten der USA zu einer massiven Zikadenplage kommen; innerhalb kurzer Zeit werden schätzungsweise Billionen von ihnen aus dem Boden schlüpfen. Viele Medien berichteten, dass es sich um ein seltenes Schauspiel handele, das nur alle 200 Jahre vorkommt. Sobald die Neuigkeit herauskam, explodierte der Kommentarbereich einer großen Zahl von Feinschmeckern aus Shandong:

Was also ist das Besondere an den Zikaden, die gerade über die Vereinigten Staaten hinwegfegen? Kann es gebraten werden? Und warum bricht es nach einer gewissen Zeit erneut aus? Lass uns heute zusammen chatten~

Was ist so anders an den Zikaden, die dieses Mal in den Vereinigten Staaten Aufmerksamkeit erregt haben ?

Im Allgemeinen beträgt die Lebensdauer einer Zikade zwei bis fünf Jahre. Sie legen ihre Eier auf Ästen ab und die neugeborenen Nymphen graben sich in die Erde ein, um sich vom Saft der Baumwurzeln zu ernähren. Einige werden in zwei Jahren auftauchen und sich erneut vermehren, während andere drei oder vier Jahre oder sogar länger warten müssen. Allerdings schlüpft jedes Jahr ein neuer Schwarm Zikaden, sodass Sie das Zirpen der Zikaden jedes Jahr hören können.

Frisch geschlüpfte Zikade

Allerdings gibt es in Nordamerika mehrere besondere Zikaden, die sich von gewöhnlichen Zikaden unterscheiden. Sie werden zusammenfassend als „periodische Zikaden“ bezeichnet und sind die Zikaden, die dieses Mal in den Vereinigten Staaten Aufmerksamkeit erregt haben. Es gibt zwei Hauptunterschiede:

Erstens bleiben sie sehr lange auf den Feldern, manche 13 Jahre und manche 17 Jahre.

Zweitens wurden sie nicht zufällig ausgegraben, sondern in Gruppen, in denen jeweils eine besonders große Zahl vorhanden war. Beispielsweise kann es in einer Stadt in diesem Jahr zu einem Ausbruch periodischer Zikaden kommen, im nächsten oder übernächsten Jahr wird es jedoch keinen Ausbruch geben. Bis zum nächsten Ausbruch wird es 17 Jahre dauern.

Allerdings sind die verschiedenen Regionen nicht unbedingt synchron, sodass in Nordamerika in den meisten Jahren periodisch Zikaden auftreten, jeder Ausbruch jedoch nur innerhalb eines bestimmten Bereichs stattfindet; in manchen Jahren ist die Spanne groß, in anderen Jahren ist sie klein. Jedes Jahr schlüpfen periodisch auftretende Zikaden innerhalb von ein bis zwei Wochen aus dem Boden und können nach ihrem Schlüpfen weniger als einen Monat überleben, sodass jeder Ausbruch nicht länger als eineinhalb Monate dauert.

Da periodische Zikaden dazu neigen, sich zusammenzuballen, kommt es häufig zu extrem schweren und überwältigenden Ausbrüchen. Natürlich gibt es auch Orte, an denen die Zikadenpopulation zurückgeht und man während des Zyklus nichts sehen kann.

Zwei historisch dokumentierte Kolonien periodischer Zikaden sind inzwischen verschwunden und einige Zyklen, die theoretisch existieren müssten, wurden in der Realität nie beobachtet. Es kann sein, dass sie extrem versteckt sind oder schon vor langer Zeit ausgestorben sind. Theoretisch sollte die Siebzehnjährige Zikade 17 Nester haben, in Wirklichkeit sind es derzeit jedoch nur 12 Nester; Die dreizehnjährige Zikade sollte 13 Nester haben, in Wirklichkeit sind jedoch nur noch 3 Nester übrig.

Übrigens ist die Synchronisation periodischer Zikaden nicht perfekt, und es gibt immer wieder Zikaden, die sich falsch an die Zeit erinnern. Interessanterweise ist der häufigste Fehler bei 17-jährigen Zikaden eine 4-jährige Verfrühung, während der häufigste Fehler bei 13-jährigen Zikaden eine 4-jährige Verspätung ist.

Periodische Zikade. Bildquelle: University of Connecticut

Warum treten periodische Zikaden gerne in Gruppen auf?

Die klassischste Theorie besagt, dass dies eine wirksame Methode ist, um zu verhindern, dass jemand Opfer wird . Zikaden sind nicht giftig, haben keinen Stachel, fliegen nicht sehr schnell und sind Fressfeinden kaum gewachsen. Andere Insekten können sich zumindest eine Zeit lang verstecken, doch Zikaden sind auf ihre Rufe angewiesen, um ihre Partner anzulocken, und ihre Rufe sind für jeden hörbar.

Damit bleibt nur eine Strategie übrig, nämlich die, die Raubtiere durch ihre Anzahl zu überwältigen: Solange ich genug Tiere zur Welt bringe, wirst du sie nicht alle fressen können.

Doch bei dieser Strategie geht es nicht nur um Quantität, denn auch Raubtiere können sich vermehren. Stellen Sie sich vor, Sie hätten 10.000 Eier gelegt und diese würden von 100 Vögeln gefressen. Beim nächsten Mal habe ich keine Kosten gescheut, um 20.000 Vögel zur Welt zu bringen, und die Zahl der Vögel stieg auf 200. Das wird nie enden.

Der Schlüssel zu dieser Strategie liegt also tatsächlich darin, große Mengenschwankungen zu erzeugen. Normalerweise ist die Menge gering, in kritischen Momenten steigt sie jedoch plötzlich an. Auf diese Weise wird die Zahl der Raubtiere an normalen Tagen nicht erhöht und sie können in kritischen Momenten nicht mit dem Fressen aufhören. Zikaden haben in dieser Hinsicht einen großen angeborenen Vorteil, da sie den Großteil ihres Lebens im Boden verbringen, außerhalb der Reichweite von Raubtieren. Sie tauchen im Sommer plötzlich aus dem Boden auf und können Raubtiere überraschen.

Man kann sagen, dass dieser Plan sehr erfolgreich ist. Wer im Sommer schon einmal das Zirpen der Zikaden erlebt hat, wird es verstehen. Es ist jedoch nicht perfekt. Einige Raubtiere, wie etwa Arthropoden, können Winterschlaf halten oder sterben, wenn die Saison vorbei ist. Andere Raubtiere, wie etwa Vögel, haben keinen konstanten Nahrungsbedarf. Solange sie sich dafür entscheiden, während der Zikadensaison Zikadenküken aufzuziehen, können sie die Zikadenressourcen effektiv nutzen. Kurz gesagt: Der Predator verfügt über eine gewisse Fähigkeit, mit Schwankungen Schritt zu halten.

Um die Lösung weiter zu verbessern, müssen wir die Mengenschwankungen schwieriger nachvollziehbar machen. Eine gängige Idee besteht darin, nicht nur saisonale Schwankungen, sondern auch Schwankungen zwischen den Jahren zu erzeugen. Die Vögel, die im großen Jahr satt waren, verhungern im kleinen Jahr, sodass es im nächsten großen Jahr nicht mehr so ​​viele Vögel geben wird, die Zikaden fressen. Bei einigen Obstbäumen wird diese Lösung der Version 2.0 abwechselnd in guten und schlechten Jahren verwendet.

Allerdings gibt es in der Natur nur sehr wenige Raubtiere, die auf den Verzehr einer einzigen Beuteart spezialisiert sind. Was passiert, wenn Raubtiere in mageren Jahren andere Nahrungsquellen finden? Was ist, wenn für eine andere Beuteart das Jahr anders ist als für Sie?

Um dieses Problem zu beheben, wurde eine Version 3.0 der Lösung entwickelt: die Verlängerung des Zyklus. Die Silvesterfeier, die alle zehn Jahre stattfindet, ist deutlich sicherer als die Silvesterfeier, die alle zwei Jahre stattfindet. Tatsächlich hat man in Indien einen Vierjahreszyklus bei Zikaden entdeckt, die gemeinhin als Weltcup-Zikade bekannt sind, da das Ausbruchsjahr mit der Fußballweltmeisterschaft zusammenfällt.

Auch dieser Plan hat noch eine letzte Schwäche, nämlich dass er zufällig von anderen Zyklen getroffen wird. Wenn eine Zikade einen 12-Jahres-Zyklus hat, können andere Raubtiere mit Zyklen von 2, 3, 4 und 6 zeitlich mit ihr zusammenfallen. Hier zeigt sich schließlich der Vorteil der Primzahlen (13 und 17 sind beides relativ große Primzahlen): Ihre Faktoren sind nur 1 und sie selbst, was die Wahrscheinlichkeit einer Überschneidung mit anderen Perioden minimiert. Version 4.0 synchronisiert nicht nur die Neujahrsfeste der Zikaden, sondern stellt auch sicher, dass zwischen den Neujahrsfesten jeweils ein langer Zeitraum liegt und dieser Zeitraum eine Primzahl ist.

Diese Erklärung ist die klassischste, aber sie ist nur eine der Erklärungen. Eine andere Erklärung, die in den letzten Jahren immer populärer geworden ist, ist, dass diese Strategie die Hybridisierung zwischen verschiedenen Nestern verhindert . Natürlich widersprechen sich diese Erklärungen nicht, sondern ergänzen und verstärken sich gegenseitig.

Die neue Erklärung geht davon aus, dass der extrem lange Lebenszyklus zu seiner Entstehungszeit neben der Flucht vor Fressfeinden noch eine wichtigere Funktion hatte, etwa die Ansammlung von Nährstoffen in rauen Umgebungen. Tatsächlich könnten die periodischen Zikaden in Nordamerika entstanden sein, als die Gletscher gerade zurückgegangen waren.

Die meisten Zikaden haben einen sehr kurzen Lebenszyklus, sodass Zikaden mit genetisch extrem langen Perioden tatsächlich schwer zu erhalten sind und leicht durch die Gene gewöhnlicher Zikaden verwässert werden können. Vielleicht sind einige der Zikaden, die die Zeit falsch gemessen haben, das Produkt einer Verdünnung. Daher werden Arten mit großen Primzahlzyklen ausgewählt und beibehalten . Jedes Mal, wenn sie aus dem Boden auftauchen, sind sie mit einer anderen Gruppe von Zikaden konfrontiert und es ist weniger wahrscheinlich, dass sie wiederholt von derselben Gruppe fremder Gene infiltriert werden und ihre Zyklen ändern.

Heute ist ein doppeltes Brutjahr zwischen zwei Populationen periodischer Zikaden ein seltenes Ereignis, das als Ergebnis dieser Selektion nur alle 221 Jahre vorkommt.

Was ist die Ursache dieses nur alle 200 Jahre vorkommenden Ausbruchs ?

Wie bereits erwähnt, sollten die Siebzehnjährigen Zikaden theoretisch 17 Nester haben, wenn sie voll besetzt sind, aber jetzt sind es tatsächlich nur 12 Nester; Theoretisch sollten die dreizehnjährigen Zikaden bei voller Belegung über 13 Nester verfügen, doch nun sind tatsächlich nur noch 3 Nester übrig.

Dies ist eine Karte des USDA Forest Service, die County für County zeigt, wo sich in den USA periodisch Zikadennester befinden und wann sie das nächste Mal auftauchen.

Bei den 17-jährigen und den 13-jährigen Zikaden gibt es keine Überschneidungen in den Zeitplänen. Wenn dies der Fall ist, werden sie weiterhin Überschneidungen in den Zeitplänen haben und als dasselbe Nest klassifiziert werden. Aber die 17-jährigen und die 13-jährigen Zikaden werden kollidieren. 17 und 13 sind beides Primzahlen und ihr kleinstes gemeinsames Vielfaches ist 221 , sodass eine Kollision zwischen zwei Nestern alle 221 Jahre auftritt. 2024 ist ein solches Doppelnestjahr.

Das Doppelnestjahr ist nicht so beeindruckend wie es klingt, schließlich gibt es viele Nester. Wenn periodische Zikaden ihrem theoretischen Zeitplan folgen würden, sollten sie jedes Jahr zwei Nester haben; auch wenn viele Nester verschwunden sind, existieren immer noch 36 Nestkombinationen, was im Durchschnitt nur alle sechs Jahre vorkommt, was nicht sehr selten ist. Allerdings befinden wir uns derzeit in einer Hungersnot. Das letzte Mal geschah dies im Jahr 2015, das nächste Mal wird es im Jahr 2037 sein.

Das Jahr 2024 gehört jedoch erneut zu den stärksten Jahren aller 36 Doppelbrutjahre, was hauptsächlich auf die Größe dieser Brutwelle zurückzuführen ist. Bei den 13-jährigen Zikaden ist das Nest Nummer 19 besonders weit verbreitet und flächenmäßig fast das größte aller periodischen Zikaden. Im Jahr 2017 befanden sich die Zikaden im Nest Nummer 13. Obwohl das Verbreitungsgebiet dieses Nestes relativ eng ist, ist es stets für seine große Anzahl bekannt. „Zwei mächtige Nester im selben Jahr im Einsatz“ ist natürlich ein großer Segen.

Darüber hinaus gibt es in diesem Jahr noch etwas, das vor allem für Biologen von Interesse ist. Periodische Zikaden sind nicht eine Art, sondern insgesamt sieben Arten, und im selben Nest finden sich oft mehrere verschiedene Arten. Im Jahr 2024, dem Jahr mit doppelter Brutzeit, werden alle sieben Arten vorhanden sein. Dies ist an sich nicht extrem selten, aber der gleichzeitige Ausbruch zweier großer Nester ist sehr interessant und für die wissenschaftliche Forschung von Nutzen.

Allerdings überschneiden sich die Verbreitungsgebiete der Nester 19 und 13 im Allgemeinen nicht, und nur in einem schmalen Streifen in Illinois sind beide zu finden. Da es sich hierbei um den Randbereich der beiden Nester handelt, wird es dort vermutlich nicht zu einer superschrecklichen Doppelzikadenplage kommen , aber die Wissenschaftler können bei der Gelegenheit beobachten, ob es zu Hybridisierungen oder anderen gegenseitigen Beeinflussungen zwischen den beiden Nestern kommt.

Müssen wir uns Sorgen machen, wenn wir im nächsten Jahr ein doppeltes Nest haben?

Hier zunächst die Antwort: Machen Sie sich nicht zu viele Sorgen.

Zunächst einmal leben alle 13- und 17-jährigen Zikaden in Nordamerika (hauptsächlich in den Vereinigten Staaten, eine sehr kleine Anzahl ist in Kanada verbreitet), sodass sich Menschen, die anderswo leben, sicherlich keine Sorgen machen müssen.

Am Ausbruchsort gibt es viele periodische Zikaden, und ihr Lärm ist laut und störend, aber das ist auch schon alles. Periodische Zikaden sind nicht giftig und beißen Menschen nicht. Tatsächlich sind sie essbar . Es wird empfohlen, Zikadenaffen am frühen Morgen zu fangen (kochen Sie sie so schnell wie möglich nach dem Fang, da sie sonst ihre Haut abwerfen). Der Geschmack ist nach der Häutung nicht mehr gut. Die Männchen haben fast kein Fleisch und die Weibchen sind zu trocken und hart.

Die leere Schale einer Zikade. Copyright-Bilder in der Galerie. Der Nachdruck und die Verwendung können zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen.

Der Ausbruch der periodischen Zikaden wird gewisse Auswirkungen auf die lokale Ökologie haben, diese sind jedoch nicht sehr groß. Zikaden beißen nicht in die Blätter, sondern saugen nur Saft, was das Baumwachstum verlangsamen kann, die Bäume aber selten tötet. Beim Eierlegen schneiden weibliche Zikaden ein kleines Stück Rinde ab. Werden die Eier zu dicht abgelegt, kann es mitunter zu erheblichen Schäden an jungen Bäumen kommen. Darüber hinaus sind Raubtiere während eines Ausbruchs zu sehr mit dem Fressen von Zikaden beschäftigt, als dass sie sich um andere Nahrung kümmern könnten. Daher richten andere Beutetiere wie Raupen in dieser Zeit größeren Schaden an den Bäumen an.

Ein weiterer interessanter Punkt ist, dass periodische Zikaden den Zyklus des Baumes stören können. Eichen sind ebenfalls typische Organismen mit wechselnden Jahren, die alle zwei oder drei Jahre große Mengen Eicheln produzieren, um Raubtiere zu überwältigen. Wenn periodische Zikaden platzen, saugen eine große Anzahl von Zikaden Saft und zerstören die Nährstoffreserven der Eiche. Daher wird der Takt der Eiche normalerweise durch die periodischen Zikaden zurückgesetzt. Egal, wie viele Jahre zuvor gezählt wurden, nach dem Ausbruch werden sie nur zwei kurze Jahre erleben.

Planung und Produktion

Autor: Fang Gang, populärwissenschaftlicher Autor

Begutachtet von Lu Ping, Forscher am Institut für Zoologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Geplant von Xu Lai

Herausgeber: Yinuo

Korrekturlesen: Xu Lai, Lin Lin