Life-time radio tracking of periodical cicadas detects minimal dispersal from emergence sites
Levenslange radio-tracking onthult dat periodieke cicaden minimale dispersie vertonen vanaf hun geboorte-opkomstlocaties, wat suggereert dat hun stabiele, niet-overlappende broeddistributies worden gehandhaafd door een natuurlijk gebrek aan beweging in plaats van door actieve omgevings- of gedragsmatige isolatiemechanismen.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
Eeuwenlang hebben de bossen van het oosten van de Verenigde Staten een biologisch fenomeen gehuisvest dat een eenvoudige verklaring tart: de periodieke cicade. Om de dertien of zeventien jaar te eens, komen miljarden van deze insecten in perfecte eenheid uit de bodem tevoorschijn, waardoor de lucht verandert in een oorverdovend koor. Hoewel ze beroemd zijn om hun gesynchroniseerde timing, is hun geografie even opvallend. Deze insecten verspreiden zich niet gelijkmatig over het landschap. In plaats daarvan vormen ze scherpe, duidelijke groepen die broods worden genoemd, waarbij elke groep een specifieke bospercel bezet terwijl de naburige gebieden leeg blijven. Een tijdlang vroegen wetenschappers zich af hoe deze grenzen zo duidelijk blijven. Als deze insecten kunnen vliegen, en als ze in zulke grote aantallen leven, zou men verwachten dat ze in de lege ruimtes in de buurt zouden drijven, waardoor de lijnen tussen de groepen in de loop der tijd vervagen. Toch blijven de lijnen scherp. De vraag is of de cicaden fysiek niet in staat zijn om die lege plekken te bereiken, of dat ze er simpelweg niet naartoe willen gaan.
Om dit mysterie op te lossen, maakte een team van onderzoekers gebruik van een methode die zelden wordt toegepast op insecten van deze omvang: ze bevestigden piepkleine radiozenders aan levende cicaden en volgden hen vanaf het moment dat ze uit de grond kwamen tot aan hun dood. De studie richtte zich op de opkomst van 2004 van een specifieke groep, bekend als Brood X, op de campus van Princeton University. De onderzoekers vingen pas uitgekomen cicaden, bekend als tenerale volwassenen, die zacht van lichaam zijn en net aan het begin staan van hun korte leven boven de grond. Ze plakten zorgvuldig een kleine radiotag, die ongeveer 300 milligram woog, op de rug van elk insect. Dit gewicht was aanzienlijk en vertegenwoordigde ongeveer een derde van de totale lichaamsmassa van de cicade, maar het team moest eerst verzekeren dat de tags het vermogen van de insecten om te vliegen niet zouden breken. Ze testten dit door de getagde insecten vrij te laten en hun vlucht te vergelijken met die van ongetagde exemplaren. De resultaten toonden aan dat hoewel het extra gewicht de manier waarop de cicaden vlogen veranderde, het hen niet belemmerde in het vliegen of de kans om op te stijgen verkleinde. Sterker nog, wanneer ze gedwongen werden te vliegen, konden de getagde insecten afstanden afleggen die twee keer zo lang waren als hun natuurlijke, ongedwongen sprongen.
Met de apparatuur bewezen veilig, begonnen de onderzoekers aan het echte experiment. Ze volgden twintig nieuw uitgekomen cicaden — tien mannetjes en tien vrouwtjes — gedurende hun gehele volwassen leven, waarbij ze hun locaties elke paar uur controleerden. Ze volgden ook vijf vrouwtjes die al gepaard hadden. De bevindingen waren verrassend. Ondanks dat ze in staat waren om veel verder te vliegen, bewogen de overgrote meerderheid van deze insecten nauwelijks. Slechts de helft van de individuen verliet ooit de specifieke boom waar ze voor het eerst getagd waren. Van hen die wel vertrokken, keerde de helft terug naar hun oorspronkelijke boom. Gedurende hun hele leven legden de mannetjes een totale afstand af van maximaal 330 meter, waarbij het typische mannetje nul meter vanaf zijn startpunt bewoog. Maagdelijke vrouwtjes bewogen iets meer en legden een maximum van 200 meter af, maar de mediaanafstand was nog steeds slechts 20 meter. De vrouwtjes die al gepaard hadden, bewogen het minst en legden nooit meer dan 30 meter af van hun boom. De meeste insecten stierven binnen 100 meter van de plek waar ze getagd waren, en velen werden direct onder de boom gevonden waaruit ze tevoorschijn kwamen.
De gegevens suggereren dat de scherpe grenzen tussen cicadebroods niet worden gehandhaafd omdat de insecten gevangen zitten of niet in staat zijn om naar nieuwe gebieden te vliegen. In plaats daarvan bestaan de grenzen omdat de insecten de reis simpelweg niet maken. De onderzoekers ontdekten dat de cicaden op hun plek blijven omdat hun voortplantingsstrategie rust op het deel uitmaken van een luidruchtige, dichte menigte. Mannetjes roepen vanuit deze menigten om vrouwtjes aan te trekken, en een cicade die de groep verlaat, verliest zijn kans om te paren zonder dat dit enig voordeel oplevert, aangezien de lege bomen in de buurt binnen één generatie geen voordeel bieden. De studie onthulde ook dat de levensduur van de volwassen insecten die werden gevolgd vrij kort was, gemiddeld ongeveer negen dagen, waarschijnlijk door zware predatie. Echter, zelfs de insecten die langer leefden, legden niet meer afstand af, wat bewees dat hun gebrek aan beweging een keuze was, en niet het gevolg van te vroeg sterven.
Dit gedrag heeft diepgaande implicaties voor hoe deze populaties overleven en veranderen. Omdat de volwassen dieren niet ver reizen, zijn lokale populaties extreem kwetsbaar voor habitatverlies. Als een bospercel wordt gekapt, kunnen de cicaden uit de volgende generatie niet simpelweg vanuit een naburig bos aanvliegen om het te herbevolken. De lege ruimte blijft leeg, en het lappendeken van afzonderlijke broods blijft bestaan. De studie bevestigt dat de stabiliteit van deze massale, gesynchroniseerde uitbraken niet het resultaat is van fysieke barrières of een gebrek aan vliegvermogen, maar eerder van een diepgeworteld gedrag waarbij de insecten precies blijven waar ze geboren zijn. De kaart van de cicadewereld wordt niet getekend door de grenzen van hun vleugels, maar door de grenzen van hun bereidheid om hun huis te verlaten.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.