Периодические цикады (лат.Magicicada) — род цикад с 13- и 17-летними жизненными циклами, распространённые в восточной части Северной Америки. Эти насекомые демонстрируют уникальный пример длительного жизненного цикла, а также периодичности и массовости появления взрослых насекомых. Они также известны под названием «семнадцатилетняя саранча», но эволюционно с саранчой не связаны.
Различают семь видов рода, из которых три имеют 17-летний цикл развития и четыре — 13-летний. Вне связи с длительностью развития виды объединяют в 3 группы:
17-летние цикады несколько более распространены и чаще встречаются в северо-восточных штатах США, тогда как 13-летние чаще встречаются в южных штатах.
Описание
Цикада до завершения линьки
Периодические цикады несколько меньше по размеру обычных цикад, развитие которых длится около года. Взрослые насекомые имеют тело длиной от 2,5 до 3 см. Они чёрные, с красными глазами и жёлтыми или оранжевыми полосами на нижней стороне. Крылья прозрачные, с оранжевыми жилками.
Эти насекомые для человека неопасны и практически не представляют угрозы растительности, хотя молодые растения и могут пострадать от массового питания на них насекомых и от повреждений, наносимых самкой во время откладывания яиц. Обычно не рекомендуется сажать деревья и кусты непосредственно перед окрылением периодических цикад. Взрослые растения обычно легко переносят повреждения цикадами.
Выводки
Представители
Молодая цикада Ⅹ выводка. Июнь 2004
Представитель ⅩⅠⅠⅠ выводка сразу после линьки. Май 2007
Представитель ⅠⅠ выводка на мостовой. Май 2013
Периодические цикады классифицируются на 30 так называемых «выводков» (англ.broods), начиная с того года, когда они появляются. Выводки пронумерованы с использованием римских цифр. Выводки от Ⅰ до ⅩⅤⅠⅠ — семнадцатилетние цикады, а выводки от ⅩⅤⅠⅠⅠ до ⅩⅩⅩ — тринадцатилетние. Многие из этих выводков в природе не существуют, но номера сохраняются для удобства. Эта схема была введена К. Мартлатом (англ.C.L. Martlat) в его классическом исследовании этих насекомых 1907 года. Фактическое число идентифицированных выводков с того времени — 15[1].
Выводок ⅠⅠⅠ (выводок Iowan) уже появлялся в 1996 году; его следующее появление состоялось в 2013 году. Выводок ⅠⅩ появлялся в 2003 году, выводок Ⅹ (большой восточный выводок), семнадцатилетний выводок, распространённый в штатах Нью-Йорк, Северная Каролина, Иллинойс и Мичиган на северо-востоке США, появлялся в мае 2004 года. Выводок Ⅹ является крупнейшим из выводков периодических цикад, он появится снова в 2021 году. Самый недавний выводок — выводок ⅩⅠⅠⅠ, или северо-иллинойский выводок. После семнадцатилетней паузы этот выводок появился в 2007 году в Иллинойсе и частях штатов Айова, Висконсин, Мичиган и Индиана. Также появление цикад состоялось в северном Иллинойсе в мае 2006 года[2].
Следующим тринадцатилетним выводком был выводок ⅩⅠⅩ (большой южный выводок) в 2011 году в штатах Среднего ЗападаМэриленд и Вирджиния. Выводок ⅩⅩⅠⅠⅠ (выводок нижней долины реки Миссисипи) — другой тринадцатилетний выводок, он появлялся в 2002 году, а затем — в 2015 году. Выводок ⅤⅠⅠ является изолированной популяцией северной части штата Нью-Йорк и состоит только из M. septendecim. Он появлялся в 2001 году, его следующее появление состоится в 2018 году.
Выводок
Условное наименование
Цикл (лет)
Последнее появление
Ожидаемое появление
Распространение
01 !Выводок I
Blue Ridge Brood
17
2012
2029
Western Virginia, West Virginia
02 !Выводок II
East Coast Brood
17
2013
2030
Connecticut, Maryland, North Carolina, New Jersey, New York, Pennsylvania, Delaware, Virginia, District of Columbia
03 !Выводок III
Iowan Brood
17
2014
2031
Iowa
04 !Выводок IV
Kansan Brood
17
2015
2032
Eastern Nebraska, southwestern Iowa, eastern Kansas, western Missouri, Oklahoma, north Texas
05 !Выводок V
17
2016
2033
Eastern Ohio, Western Maryland, Southwestern Pennsylvania, Northwestern Virginia, West Virginia, New York (Suffolk County)[3]
06 !Выводок VI
17
2017
2034
Northern Georgia, western North Carolina, northwestern South Carolina
07 !Выводок VII
Onondaga Brood
17
2018
2035
Central New York (Onondaga, Cayuga, Seneca, Ontario, Yates counties)[Note 1]
08 !Выводок VIII
17
2019
2036
Eastern Ohio, western Pennsylvania, northern West Virginia
09 !Выводок IX]
17
2020
2037
southwestern Virginia, southern West Virginia, western North Carolina
10 !Выводок X
Great eastern brood
17
2021
2038
New York, New Jersey, Pennsylvania, Delaware, Maryland, District of Columbia, Virginia, West Virginia, North Carolina, Georgia, Tennessee, Kentucky, Ohio, Indiana, Illinois, Michigan[4][Note 2]
Northern Illinois and in parts of Iowa, Wisconsin, and Indiana[Note 3]
14 !Выводок XIV
17
2008
2025
Southern Ohio, Kentucky, Tennessee, Massachusetts, Maryland, North Carolina, Pennsylvania, northern Georgia, Southwestern Virginia and West Virginia, and parts of New York and New Jersey[Note 3]
19 !Выводок XIX
Great Southern
13
2011
2024
Alabama, Arkansas, Georgia, Indiana, Illinois, Kentucky, Louisiana, Maryland, Missouri, Mississippi, North Carolina, Oklahoma, South Carolina, Tennessee, and Virginia[Note 4]
21 !Выводок XXI
Floridian
13
1870
Вымер
Last recorded in 1870, historical range included the Florida panhandle
↑This 13-year brood does not include M. neotredecim.
Жизненный цикл
Метаморфоза периодической цикады от зрелой нимфы до взрослого насекомого
Личинки периодических цикад живут под землёй, на глубине от 30 см и более, питаясь соками корней растений[8]. Они остаются неподвижными и проходят через пять стадий развития (превращаясь в нимф) перед строительством туннеля для выхода весной 13-го или 17-го года своей жизни. Эти туннели имеют диаметр около 1-1,5 см.
Нимфы появляются вечером, когда температура почвы выше 17 °C, и влезают на соседние растения, чтобы завершить своё превращение во взрослых цикад. Они ещё раз превращаются, после чего проводят около шести дней на листе, ожидая окончательного укрепления своего экзоскелета. Сразу после линьки насекомые имеют белый цвет, но темнеют в течение часа.
Нимфы появляются в большом числе практически одновременно, иногда в количествах более 370 на м2[9]. Их массовое появление — мера жизнеобеспечения посредством «пресыщения хищников»: в течение первой недели после появления периодические цикады — лёгкая добыча для пресмыкающихся, птиц и небольших млекопитающих (белок, кошек и других)[10][11]. Механизм выживания цикад — просто заполнить хищников большим числом насекомых, гарантируя выживание большинства индивидуумов и, в результате, вида. Существует гипотеза, что период появления большого количества цикад (13 и 17 лет) также является частью стратегии, уменьшающей возможность потенциальных хищников, ожидающих появление насекомых, синхронизировать размер собственных популяций с периодами появления цикад[12].
Взрослые периодические цикады живут только несколько недель — до середины июля, когда они полностью отмирают. Их недолговечность во взрослом состоянии объясняется одной целью их жизни — размножением. Подобно другим цикадам, самцы «поют» песни, привлекательные для самок, издавая очень громкие звуки. Самки отвечают на вызовы самцов периодическими щелчками крыльев, привлекающими самцов для спаривания. Звуки «хора» — групп самцов — могут достигать 100 децибел.
После спаривания самец быстро ослабевает и умирает. Жизнь самок несколько дольше: они делают от 6 до 20 V-образных разрезов в коре молодых прутьев, где откладывают до 600 яиц. Вскоре после этого самка также умирает. Через период времени от шести до десяти недель из яиц появляются новорождённые личинки, которые закапываются в землю, где они поселяются в норах и начинают новый 13- или 17-летний цикл. Мёртвые тела цикад усыпают землю, обеспечивая ресурсами лесной биоценоз[13].
Галерея
Кусты с сотнями цикад Ⅹ выводка.
Яйца периодических цикад в щелях (помечены красным цветом)
Выходные отверстия цикад в земле
Последствия массового выхода периодических цикад (свеже-вылупившиеся имаго и хитиновые скелеты личинок)
↑Marlatt, C.F. (1907). «The periodical cicada». Bulletin of the USDA Bureau of Entomology. 71:1-181
↑Dybas, H.S. and D.D. Davis (1962). «A populations census of seventeen-year periodical cicadas (Homoptera: Cicadidae: Magicicada)», Ecology 43(3): 432—444
↑Williams, K.S., K.G. Smith, F.M. Stephen (1993). «Emergence of 13-year periodical cicadas(Cicadidae, Magicicada): phenology, mortality, and predator satiation» Ecology 74(4):1143-1152
↑Williams, K.S. and C. Simon (1995). «The ecology, behavior and evolution of periodical cicadas». Annual Review of Entomology 40:269-295
↑Goles, E., Schulz, O. and M. Markus (2001). «Prime number selection of cycles in a predator-prey model», Complexity 6(4): 33-38
↑Yang, L. (2004). «Periodical cicadas as resource pulses in North American forests», Science, 306:1565-1567
