En stor begivenhed i insektverdenen lurer lige om hjørnet.
I april eller maj, afhængigt af breddegraden, vil ét af de allerstørste frembrud af cikader dukke op til overfladen efter 17 år under jorden. Det sker i en række delstater i USA - fra New York, så mod vest til Illinois og sydpå i det nordlige Georgia.
Der er tale om en sjælden type cikade, Brood X (X som i romertallet for 10).
I cirka fire uger vil skovområder og forstæder lyde med cikadernes fløjtende og summende parringskald.
Efter parringen lægger hver hun-cikade hundredevis af æg i træerne, og så dør de fuldvoksne cikader.
Når æggene er klækket, falder de nye cikadenymfer ned fra træerne. Derefter graver de sig ned under jorden, og cyklussen starter forfra igen.
Synkroniseret massefrembrud
Der er måske 3.000 til 4.000 cikade-arter rundt omkring i verden, men fænomenet med cikaderne, der myldrer frem hvert 17. år kendes kun fra det østlige USA, hvor der også findes cikade-arter, som myldrer frem hvert 13. år.
Disse arter har som noget ganske unikt kombineret et langt udviklingsstadie med en synkroniseret massevoksenfrembrud.
Hændelserne rejser mange spørgsmål for både os entomologer (insektforskere) og alle os andre.
Hvad laver cikaderne under jorden i 13 eller 17 år? Hvad spiser de? Hvorfor er deres livscyklus så lang? Hvorfor er de synkroniserede? Og har klimaforandringerne konsekvenser for denne begivenhed i insektverdenen?
\ Om Forskerzonen
Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.
Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra Lundbeckfonden. Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af Lundbeckfonden. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.
Cikaderne kan 'rejse frem eller tilbage i tiden'
Vi studerer periodiske cikader for at forstå spørgsmål om biodiversitet, biogeografi, adfærd og økologi - evolution, naturhistorie og geografisk fordeling af livet.
Vi har lært mange overraskende ting om disse insekter: De kan for eksempel foretage en slags tidsrejse ved at ændre deres livscyklus i fire års-intervaller.
Det er ikke tilfældigt, at det videnskabelige navn for de periodiske 13- og 17-års-cikader er Magicicada, forkortet fra 'magic cicada'.
Ældre end skovene
Som art er de periodiske cikader ældre end skovene, som de lever i.
Molekylære analyser afslører, at den nuværende Magicicada-arts forfædre delte sig i to slægter for omkring fire millioner år siden. Cirka 1,5 millioner år senere delte én af disse slægter sig igen.
De resulterende tre slægter er grundlaget for de moderne periodiske cikadeartegrupper, Decim, Cassini og Decula.
Tidlige amerikanske kolonister stødte først på periodiske cikader i Massachusetts. Det pludselige frembrud af så mange insekter mindede dem om den ottende af Egyptens ti plager, 'Græshoppeplagen'.
På denne måde blev 'græshopper' (locusts, red.) associeret med cikaderne i Nordamerika.
Return of the Cicadas. (Video: motionkicker on Vimeo)
De periodiske cikaders forbløffende biologi
I det 19. århundrede afdækkede ansete entomologer som Benjamin Walsh, C.V. Riley og Charles Marlatt de periodiske cikaders forbløffende biologi.
Entomologerne fastslog, at cikaderne i modsætning til græshopper, hverken tygger blade, tilintetgør afgrøder eller flyver i sværme.
I stedet tilbringer disse cikader det meste af deres liv ude af syne under jorden, hvor de spiser sig mætte i planterødder, mens de gennemlever fem nymfe-stadier.
Det synkroniserede frembrud sker næsten på klokkeslæt hvert 17. år i det nordlige USA og hvert 13. år i det sydlige USA og Mississippi-dalen.
Der findes flere regionale klasser, som kaldes 'broods' (yngel, red.)
Sikkerhed i flokken
Det er helt afgørende for Magicicada-arten, at de alle myldrer frem i så stort et antal.
Det øger nemlig chancen for at opfylde deres vigtigste mission i livet: At finde en at parre sig med.
Fordi der er så mange cikader på én gang, er de til dels beskyttet gennem noget, som forskerne kalder 'predator-satiation defense' (rovdyr-mæthedsforsvar, red.)
Rovdyrene - hvad enten det er en ræv, et egern, en flagermus eller en fugl - når simpelthen at spise sig mætte, længe før de kan spise alle insekterne i området, hvilket sikrer, at et stort antal insekter er tilbage.
Morgenfriske eller smølehoveder
Selvom de helt store frembrud af cikader kun opstår én gang hvert 17. år eller 13. år, myldrer små grupper ofte frem 4 år for tidligt eller for sent.
De tidlige 'morgenfriske' cikader kan være hurtigere voksende individer, der havde rigelig adgang til føde, og 'smølehovederne' kan være individer, der måtte tage til takke med langt mindre.
Hvis forholdene under jorden forandrer sig over tid, bliver denne evne til at skifte livscyklus afgørende, så cikaderne kan grave sig vej frem fire år tidligere under gunstige forhold, eller fire år senere, hvis det står værre til.
Hvis en pludselig varm eller kold periode forvirrer cikaderne, så de forskyder deres 'debut' med fire år, kan de første insekter mætte rovdyrene og så tilpasse sig den oprindelige tidsplan igen.
Adskillige broods er allerede uddøde
Genetisk data og andre data fra vores forskningsarbejde indikerer at den 13-årige art Magicicada neotredecim, som findes i den øvre Mississippi-dal, opstod kort efter den seneste istid.
I takt med at det blev varmere, dukkede 17-årige cikader op successivt - den ene generation efter den anden - efter 13 år under jorden, indtil de permanent tilpassede sig en cyklus på 13 år.
\ Skovene myldrede med cikader efter den seneste istid
Da gletschere havde trukket sig tilbage fra det, der i dag er USA for omkring 10.000 til 20.000 år siden, var skovene fyldt med periodiske cikader.
Midlertidige omlægninger af livscyklussen har skabt et komplekst ‘stamtræ’ af forskellige ‘broods’.
I dag er der 12 broods af 17-årige periodiske cikader i de nordøstlige løvskove. Disse grupper er nummereret sekventielt og passer sammen som et kæmpe puslespil.
I det sydøstlige USA og Mississippi-dalen er der 3 broods af 13-årige cikader.
Fordi periodiske cikader er følsomme over for klimaet, afspejles forandringer i klimaet i mønstre i deres broods og arter.
Men vi ved ikke, om cikaderne kan fortsætte med at udvikle sig lige så hurtigt, som menneskerne ændrer deres miljø.
Selvom periodiske cikader foretrækker udkanten af skovområder og trives godt i forstæderne, kan de ikke overleve skovrydning eller reproducere i områder uden træer.
Faktisk er adskillige broods allerede uddøde. I slutningen af det 19. århundrede forsvandt en brood (XXI) fra det nordlige Florida og Georgia.
En anden brood (XI) er ikke set i det nordøstlige Connecticut siden omkring 1954, og en tredje brood (VII) i New York er gået fra at leve i otte amter til blot ét, siden kortlægningen af arterne først begyndte i midten af 1800'erne.
Vidtrækkende konsekvenser
Klimaforandringerne kan have vidtrækkende konsekvenser. I takt med at klimaet i USA bliver varmere, kan de længere vækstsæsoner levere en større fødeforsyning.
Det kan i sidste ende betyde, at flere 17-årige cikader bliver 13-årige cikader, ligesom tidligere opvarmning ændrede Magicicada neotredecim.
Store, tidlige frembrud fandt sted i 2017 i Cincinnati og i Baltimore-Washington og i 1969, 2003 og 2020 i Chicago-området - et potentielt varsel om forandringens vinde.
Forskere har brug for detaljeret informationer af høj kvalitet for at spore cickade-populationerne over tid. Borgerforskningen (citizen science) spiller en afgørende rolle i denne sammenhæng, fordi frembruddet af voksne cikader kun varer et par uger.
Frivillige, der ønsker at hjælpe med at dokumentere, når Brood X myldrer frem i løbet af foråret, kan downloade Cicada Safari-mobil-app'en, sende billeder og følge vores forskning i realtid online på www.cicadas.uconn.edu.
Hold øjne og ører åbne, for vi får ikke dette skue at se igen, før Broods XIII og XIX myldrer frem i 2024.
John Cooley modtager støtte fra National Science Foundation og National Geographic. Chris Simon modtager støtte fra National Science Foundation. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
