El ciclo de vida misterioso de las chicharras
Las cigarras emergen en sincronía después de años bajo tierra, influenciadas por la temperatura y la comunicación.
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Las Cigarras periódicas tienen ciclos de vida fascinantes que duran 13 o 17 años. Se cree que este tiempo único les ayuda a evitar ser comidas por depredadores. Sin embargo, queda una gran pregunta: ¿cómo es que estas cigarras, que viven bajo tierra tanto tiempo, logran salir juntas en grupos grandes cuando llega el momento correcto, a menudo en primavera cuando las condiciones son cálidas?
Las ninfas de cigarra, que viven bajo tierra, enfrentan muchos desafíos. Están influenciadas por diferentes Temperaturas en su entorno, que pueden variar de un lugar a otro. Estas variaciones de temperatura crean microclimas, áreas pequeñas donde las condiciones son distintas al entorno. A los investigadores les interesa cómo estas cigarras deciden cuándo salir juntas, especialmente cuando están bajo tierra y no pueden percibir fácilmente el mundo de arriba.
Los estudios muestran que las cigarras se basan en la temperatura media del suelo y su entorno para decidir el momento adecuado para emerger. Cuando el suelo alcanza un calor específico en primavera, todas las cigarras de una camada, el grupo que emerge en el mismo año, están programadas para salir. Esto no es solo un evento aleatorio; sincronizan su salida para maximizar sus posibilidades de supervivencia y reproducción.
La investigación se ha centrado en dos aspectos principales de la emergencia de las cigarras: el momento en que deciden salir y cómo logran hacerlo todo a la vez. Durante años, los científicos han documentado cómo diferentes especies de cigarras emergen dependiendo de sus ciclos de vida, pero el proceso preciso de cómo coordinan esta emergencia sigue siendo una pregunta abierta.
Uno de los hallazgos clave es que las cigarras pueden rastrear los ciclos anuales de los árboles de los que se alimentan mientras están bajo tierra. No cuentan el tiempo por años, sino que revisan los cambios estacionales en los sistemas de raíces de los árboles. Esta habilidad para percibir cambios en su entorno les permite salir en el momento adecuado.
Las cigarras también pueden formar grupos que se comunican entre sí. Esto es vital para coordinar su emergencia. Aunque puedan vivir a diferentes profundidades bajo tierra, se cree que su capacidad de comunicarse, incluso de manera limitada, les ayuda a tomar decisiones grupales sobre cuándo aparecer en la superficie. Esto podría ser a través de vibraciones u otras formas de contacto que aún no se entienden del todo.
Cuando las cigarras emergen, lo hacen en grandes enjambres. El día específico en que deciden salir puede variar según las condiciones locales, como cuán cálido esté el suelo. La investigación ha demostrado que la temperatura juega un papel crucial en la sincronización de su emergencia. Por ejemplo, las cigarras comenzarán a aparecer una vez que la temperatura del suelo alcance un determinado nivel, generalmente alrededor de 18°C (64°F). Este hallazgo indica que las cigarras prestan mucha atención a su entorno inmediato al tomar decisiones.
El proceso de emerger puede llevar varias semanas de actividad de enjambre. Aunque parezca que todas las cigarras salen al mismo tiempo, en realidad emergen a lo largo de varios días. Este tiempo escalonado puede llevar a que diferentes grupos de cigarras aparezcan en diferentes días, basándose en las ligeras diferencias de temperatura que experimentan.
El estudio de la emergencia de las cigarras es complicado debido a que viven a diferentes profundidades bajo tierra, lo que puede resultar en diferentes temperaturas de suelo para las ninfas incluso en la misma área. Pueden existir diferencias de temperatura basadas en factores como la cobertura de los árboles, la exposición al sol y los niveles de humedad en el suelo.
Para estudiar cómo emergen las cigarras, los científicos crean modelos que simulan el comportamiento de las cigarras basado en cambios de temperatura y Comunicación. Al examinar cómo interactúan estos insectos y responden a las fluctuaciones de temperatura, los investigadores pueden obtener perspectivas sobre su proceso de toma de decisiones colectivo.
Cuando las cigarras emergen, lo hacen en respuesta a señales ambientales específicas. Cada cigarra puede sentir la temperatura a su alrededor, y cuando un número suficiente de cigarras detecta las condiciones adecuadas, es más probable que decidan salir juntas. Este comportamiento colectivo ayuda a asegurar que haya suficientes cigarras presentes para abrumar a los depredadores que podrían alimentarse de ellas.
La vida subterránea de las cigarras involucra varias etapas, incluyendo diferentes instares, o fases de crecimiento. Cada cigarra pasa por estas fases y puede vivir bajo tierra durante varios años antes de emerger. Este largo periodo de desarrollo es vital para asegurar una reproducción exitosa cuando finalmente salen a la superficie.
Las cigarras son fascinantes no solo por sus ciclos de vida únicos, sino también por la manera en que se conectan y toman decisiones como grupo. Los investigadores aún están trabajando para entender completamente los mecanismos que permiten esta sincronía, incluyendo posibles factores genéticos que podrían influir en su capacidad para sentir temperaturas locales o comunicarse eficazmente.
El comportamiento de las cigarras no solo es un tema de curiosidad científica, sino también un recordatorio de la complejidad de la naturaleza. Su capacidad para emerger juntas después de años de vivir bajo tierra plantea preguntas intrigantes sobre la supervivencia, la comunicación y la evolución.
En resumen, las cigarras tienen una manera extraordinaria de gestionar su emergencia desde abajo de la tierra. A través de una combinación de seguimiento de cambios estacionales y comunicándose entre sí, logran salir en grandes enjambres cuando las condiciones son las adecuadas. Este proceso es vital para su supervivencia y reproducción, mostrando las adaptaciones notables de estos insectos únicos.
Más estudios podrían revelar más sobre cómo estos insectos se comunican y toman decisiones juntos. Entender cómo las cigarras se sincronizan también podría llevar a ideas más amplias sobre cómo otros animales pueden organizar su comportamiento en respuesta a cambios ambientales. Este complejo juego de biología y entorno sigue inspirando a investigadores y entusiastas de la naturaleza por igual.
Título: How do Cicadas Emerge Together? Thermophysical Aspects of Their Collective Decision-Making
Resumen: Certain periodical cicadas exhibit life cycles with durations of 13 or 17 years, and it is now generally accepted that such large prime numbers arise evolutionarily to avoid synchrony with predators. Less well explored is the question of how, in the face of intrinsic biological and environmental noise, insects within a brood emerge together in large successive swarms from underground during springtime warming. Here we consider the decision-making process of underground cicada nymphs experiencing random but spatially-correlated thermal microclimates like those in nature. Introducing short-range communication between insects leads to a model of consensus building that maps on to the statistical physics of an Ising model with a quenched, spatially correlated random magnetic field and annealed site dilution, which displays the kinds of collective swarms seen in nature.
Autores: Raymond E. Goldstein, Robert L. Jack, Adriana I. Pesci
Última actualización: 2023-07-27 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2307.14646
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.14646
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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