Từ xa, thân cây phong lớn dường như bị dán đầy lá nâu, hoặc có thể là một trường hợp mụn đỏ tồi tệ. Nhưng lại đến gần và những đốm nổi hình thành một đoàn xe của những sinh linh sống, tất cả đều đang cố gắng leo lên an toàn ở những nhánh phía trên.
These are cicadas that have just come out from subterranean exile, hunkered down for the past 17 years, sucking sap from tree roots as they matured a foot beneath the soil. Today is their big day, their “emergence,” as entomologists call it. After a cold spring, the soil temperature here in suburban Silver Spring, Maryland, has reached 64 degrees: go time. The sun is out and juvenile nymphs crawl out of their holes, look for the nearest tall object—a tree, bush, or piece of patio furniture—to climb. Then they wait as their bodies grow stronger and harden into the mini-Hulks of the insect world. Within a few hours, the cicadas have shed their brown shells and morphed from juveniles to adults. Their bodies darken, their eyes turn a bloodshot red, they develop a set of powerful coppery wings and a desire to mate as quickly as possible.
Trên khắp 15 tiểu bang phía đông, nghi lễ giống nhau đang diễn ra. Tỷ lệ châu chấu đang nở vào tuần này từ Brood X - một quần thể của ba loài riêng biệt (hai từ chi Magicicada) nở từ lòng đất cùng một lúc. Có mười hai đàn châu chấu với chu kỳ 17 năm và ba đàn châu chấu với chu kỳ 13 năm ở miền đông Hoa Kỳ, mỗi đàn xuất hiện vào các năm khác nhau. Nhưng Brood X (các nhà côn trùng học sử dụng số La Mã) là một trong những đàn lớn nhất và sống gần nhất với các trung tâm dân số lớn, như khu vực giữa Washington, DC, và New Jersey, và trải dài về phía tây đến Ohio và Indiana.
Zoe Getman-Pickering, một nhà khoa học sau đại học tại Đại học George Washington, là một trong số ít các nhà nghiên cứu về châu chấu đang tận dụng sự xuất hiện kéo dài 6 tuần để có được càng nhiều thông tin nhất có thể về lối sống kỳ quặc của chúng, vi khuẩn độc đáo trong ruột, và cách sự bùng nổ dân số lớn lan ra khắp rừng đông và hệ sinh thái ngoại ô phía đông. Trong bộ quần áo thoải mái là chiếc quần jean và áo thun đi bộ màu xanh khaki, và cầm theo một chiếc kẹp và kính nhòm, Getman-Pickering dạo chơi qua một khu bảo tồn thiên nhiên địa phương để nhìn hàng ngàn châu chấu mới nở.
Cô ấy hiểu biết một chút về những khó khăn của chúng. Giống như con người sau hơn một năm của đại dịch Covid-19, chúng cũng đang quen với việc xuất hiện trở lại trong công cộng. “Sau đại dịch, đó là điều mà nhiều người có thể đồng cảm,” Getman-Pickering nói. “Chúng đang đi ra ngoài dưới ánh nắng mặt trời, tất cả đều hơi ngây thơ và vụng trộm, cố gắng trở lại với thế giới.”
Cô ấy nhặt lên một châu chấu mới trưởng thành và kiểm tra phía dưới để xem nó là đực hay cái. Cái có một “cái đầu tiên” nhọn để đặt trứng; nếu không chúng đều trông giống nhau.
Getman-Pickering và Grace Soltis, một sinh viên đại học tại Đại học Maryland, không chỉ quan tâm đến côn trùng - họ còn ghi lại loại chim nào đang ăn mày trên đợt nổi bật này. “Những gì chúng tôi dự đoán là với tất cả châu chấu nở ra, có một lượng thức ăn lớn dễ dàng cho các loài chim,” Getman-Pickering nói. “Tại sao phải làm mọi công việc để tìm ra sâu nhỏ khi bạn có thể nhận được tôm cây tự do ăn thả ga?”
Cô ấy nói rằng dân số chim tăng vọt khi chúng chuyển từ thức ăn bình thường là sâu bướm và các loại côn trùng nhỏ khác sang bữa tiệc mới này. Nhiều thức ăn cho các loài chim có nghĩa là cơ hội sinh sản tốt hơn, và - sau đó - có thêm chim non.
Thực sự, chưa đầy một giờ sau khi châu chấu bắt đầu bò lên cây phong lớn, một cặp chim quắp gai, vài con nhị và một con quạ đổ xuống và bắt đầu thưởng thức bữa tiệc. Và không chỉ có chim, Getman-Pickering nói. “Mọi con vật đều ăn châu chấu, bao gồm cả chuột và chó nếu chúng không được kiểm soát,” cô ấy nói. Người cũng vậy.
Getman-Pickering dành mỗi ngày ở ngoại ô Maryland thu thập dữ liệu từ các địa điểm ở vùng nông thôn, một khu rừng khác xa, và một địa điểm kiểm soát không có châu chấu gần Vịnh Chesapeake. Bằng cách so sánh dân số của họ về chim và sâu bướm, cô ấy hy vọng sẽ vẽ ra các mô hình sinh thái có thể tồn tại lâu dài sau vài tuần châu chấu xuất hiện. “Khi chim ngừng ăn sâu bướm,” Getman-Pickering nói, “dân số của sâu bướm sẽ bùng nổ và có thể gây thêm tổn thương cho cây. Chúng tôi cũng mong đợi dân số của các loại ong ký sinh sẽ tăng. Chúng ăn sâu bướm từ bên trong ra, lưu lại các cơ quan quan trọng cho cuối cùng.”
Cách mà sự xuất hiện của châu chấu thay đổi mô hình thức ăn trong hệ sinh thái địa phương chỉ là một trong những câu hỏi mà các nhà nghiên cứu đang cố gắng trả lời. Từ một khu rừng dọc theo biên giới giữa Georgia và Tennessee, Chris Simon đang theo dõi đợt xuất hiện thứ ba của bộ Brood X kể từ khi bắt đầu nghiên cứu chúng khi làm nghiên cứu sinh năm 1974. Simon, một giáo sư sinh thái và sinh học tiến hóa tại Đại học Connecticut, muốn biết tại sao và làm thế nào chúng xuất hiện cùng một lúc. Simon tin rằng chu kỳ 17 năm đã tiến hóa để mang lại cơ hội tốt hơn cho toàn bộ bộ Brood bằng cách áp đảo kẻ săn mồi bằng số lượng lớn. Nhưng chưa ai chắc chắn về cơ chế chúng sử dụng để đếm 17 năm đó.
Cô ấy đang xác định thời điểm và vị trí chính xác của sự xuất hiện của chúng, và săn tìm một công tắc gen có thể chung cho cả ba loài. “Chúng tôi nghĩ rằng có một loại sửa đổi của ADN tích tụ theo thời gian,” Simon nói. “Một khi chúng đạt được một lượng nhất định, có một loại công tắc kích thích cho một chuỗi hóa chất được phát ra.” Hóa chất này sẽ thông báo cho côn trùng biết rằng đã đến lúc chúng cuối cùng rời khỏi đất.
Nhưng còn một lý thuyết khác: Cũng có khả năng là châu chấu có một cách đánh dấu mùa mọc cây mà chúng đang ăn trong thời gian chúng ẩn dưới lòng đất. Và nhờ vào biến đổi khí hậu, thời gian mọc cây ở phần này của Hoa Kỳ đang trở nên dài hơn. Điều này, lẽ dĩ nhiên, đang làm chuyển động một số châu chấu 17 năm để nổi lên sau chỉ 13 năm vì chúng trưởng thành nhanh hơn. “Bộ Brood X có thể biến mất ở khu vực DC và cuối cùng chúng ta có thể thấy tất cả châu chấu ở khu vực DC chuyển đổi sang châu chấu 13 năm,” cô ấy nói. Simon thêm rằng điều này đã xảy ra ở các khu vực khác của đất nước, như thung lũng Mississippi trên và xung quanh Chicago.
Học sinh trong phòng thí nghiệm của Simon cũng đang theo dõi một vi sinh vật ký sinh sống trong ruột côn trùng và cung cấp cho nó các loại vitamin và axit amin mà nó không thể lấy từ nước cây. Vi sinh vật này là một vi khuẩn từng là ký sinh trùng của châu chấu. Simon nói rằng châu chấu bị mắc kẹt trong chu kỳ 17 năm đã buộc chúng phải thích ứng kỳ quặc như sống với vi khuẩn này. “Chúng ta chỉ không biết nó đối với châu chấu như thế nào,” Simon nói. “Nó thật kỳ lạ.” Và sự tiến hóa chung này có vẻ đang tiếp tục. Gen của vi sinh vật đang bắt đầu phân hủy thành các đoạn nhỏ của vật liệu gen trong quá trình phân chia tế bào, làm cho nó khó khăn hơn để má chủ truyền vi sinh vật này cho những quả trứng đã được thụ tinh của mình.
Những vi sinh vật này không phải là những hành khách duy nhất mà châu chấu mang theo. Các nhà nghiên cứu khác đang cố gắng tìm hiểu tại sao một nấm độc hại lây nhiễm khoảng 10% số châu chấu sống trong khu rừng. Nấm Massospora, được phát hiện vào thế kỷ 19, phá hủy bụng của côn trùng, ảnh hưởng đến não và khiến chúng cố gắng giao phối với các con đực khác, lây lan nấm cho những cá thể khác.
Vì Brood X chỉ xuất hiện một lần trong một thế hệ, và vì có quá nhiều điều bí ẩn cần giải quyết, các nhà khoa học muốn tận dụng sức quan sát của công chúng tò mò. Khi bộ brood của mùa hè năm nay xuất hiện và bắt đầu hòa mình vào bản hòa nhạc giao phối, họ nói rằng mọi người có thể giúp đỡ thu thập dữ liệu bằng cách mô tả việc săn mồi của chim thông qua trang web Brood X Bird Feast, hoặc đánh dấu nơi chúng xuất hiện thông qua ứng dụng di động Cicada Safari.
Các nhà khoa học cũng đang triển khai một hệ thống tiên tiến hơn sử dụng máy ghi âm và hệ thống đăng nhập dữ liệu do John Cooley, một chuyên gia về châu chấu tại Đại học Connecticut, phát triển. Cooley và đội của ông đã đi xung quanh nghe âm thanh cho thấy sự bắt đầu của giai đoạn giao phối của côn trùng. Bản hòa nhạc này có thể giúp họ xác định ranh giới của một dân số cụ thể. Cooley nói ông lái xe cho đến khi ông không nghe thấy nữa, sau đó đánh dấu vị trí GPS đó trong laptop của mình. Việc xác định chính xác ranh giới nơi chúng sống là quan trọng để hiểu cách lãnh thổ của Brood X có thể thay đổi theo thời gian.
Cooley nói rằng sự kỳ cục tổng thể của châu chấu 17 năm này cũng là một lý do tốt để nghiên cứu chúng. “Điều duy nhất mà Darwin khuyến khích chúng ta là hãy nhìn vào những thứ kỳ quặc, những ngoại lệ,” ông nói. “Vì những thứ đó mới thực sự thú vị.”
- 📩 Cập nhật mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận bản tin của chúng tôi!
- Trạm quan sát Arecibo giống như một gia đình. Tôi không thể cứu nó
- Đúng rồi. Mọi người đều đang làm nhiều việc trong các cuộc họp video
- Đây là não bộ của bạn khi bị mê hoặc
- Các thiết bị an toàn cá nhân, ứng dụng và chuông báo an toàn tốt nhất
- Thủ thuật nguy hiểm mới của ransomware: mã hóa dữ liệu hai lần
- 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
- 🎮 MINPRICE Games: Nhận những mẹo, đánh giá và nhiều hơn nữa
- 🏃🏽♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để khỏe mạnh? Kiểm tra các lựa chọn của đội ngũ Gear chúng tôi cho bộ đồ theo dõi sức khỏe, đồ chạy bộ (bao gồm giày và tất chạy bộ), và tai nghe tốt nhất