17年目の蝉がやってきた！ 1兆個の「Zi'erwa」がアメリカ全土を席巻した。それを逃すと、さらに200年待たなければなりません！

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今月、有名な十七年蝉が再び出現し、米国は大規模な「子二哥子二哥」シーンを迎えようとしています。

オスのセミは鳴き声でメスを引き寄せます（写真を見るだけでもうるさいですね） | Pixabay

「十七年蝉」は、その名の通り、地中で17年間冬眠し、その期間が終わると、何十億匹もの蝉が一斉に地中から飛び出し、空と大地を覆い、大きな音を立て、交尾して子孫を残し、そして死んで静かになります。彼らが産んだ卵は地下で孵化し幼虫となり、さらに17年間待つことになる。

異なる年に同じ地域に出現するセミの群れには番号が付けられており、今年発生した群れは「第13群」と呼ばれている。

今年は「周期ゼミ」の大発生の年でもあります。今年は、17年ゼミの第13世代に加え、13年ゼミの第19世代も発生した。その数は1兆に達すると予想されています。これらは米国の半分で見られ、その光景は非常に壮観なものとなるでしょう。

17年周期と13年周期のセミは2024年に大発生 |米国森林局 /ウィキメディア・コモンズ

さらに、13 と 17 はどちらも素数なので、この 2 種類のセミが同時に出現するのは 221 年に 1 回だけです。これが最後に起こったのは 1803 年で、次回は 2245 年になります。

では、何兆匹ものセミが一緒に鳴いているのを見たら、どれほど壮観でしょうか?こんな光景が見られるのは17年か13年に一度くらいでしょうか？彼らはなぜそんなに長い間地下で過ごすのでしょうか?

長年隠されていたが、突然現れた

都市で育った子供でも、田舎で育った子供でも、セミに馴染みがないことはないかもしれません。キャンパス内の大きなガジュマルの木や教室の横のしだれ柳では、セミの長くて耳障りな鳴き声が毎年夏の始まりを告げます。もしあなたが子供で、一緒に遊ぶ年上の子供がいたなら、おそらくクモの糸を巻いた竹の棒を使ってセミを「捕まえる」か、早朝に大きな木の根元の近くでセミの抜け殻を探したことでしょう。

不完全変態をする他の多くの昆虫と同様に、セミのライフサイクルは卵、幼虫、成虫の 3 つの段階に分かれています。彼らは最後の脱皮をするまで、暗い地中で長い時間、多くの場合 1 年以上を過ごします。ほとんどのセミにはライフサイクルがありません。幼虫は植物の地下の根や地面に近い茎から十分な栄養を吸収し、春と夏に木の幹に登って脱皮して出現します。そして交尾し、卵を産み、死んで一生を終えます。これが私たちが今まで見てきたセミのほとんどの一生です。

私たちの周りでより一般的に見られるのは、アカクマゼミ（Cryptotympana atrata）で、クロバッタゼミとしても知られています。 |ウィル・リャン / Flickr

北米には、幼虫が13年から17年の間、非常に規則的に地中で生活するセミの種類が存在します。そして、まるで呼ばれたかのように、数週間にわたる夏の夜に何千万もの個体が一斉に地面から飛び出し、集団的な津波の轟音の中で人生の最終段階を終える。その後、彼らは死んで姿を消し、13年か17年後に再び現れます。

このような特徴から、「周期ゼミ」と呼ばれています。

周期ゼミ |デビッド・ガムバート / TNC

何年もの休眠状態からの再生は人生の比喩のようなものです。そして、この寓話のような物語を、周期ゼミはまさに極限まで解釈している。

17年

非常に昔のデータが不足しているため、大量に出現し、その後 10 年以上にわたって姿を消したこれらの謎の生き物をネイティブ アメリカンがどのように見ていたかを知るすべはありません。北米に到着したヨーロッパ人が周期セミに注目し始めたのは 17 世紀になってからでした。多くの人々がこれらのセミのライフサイクルを調査し研究しており、アメリカ合衆国建国の父の2人であるベンジャミン・フランクリンとトーマス・ジェファーソンも関連する記録を残しています。

17 年周期のセミは出現数が非常に多いため、一部の資料では「騒々しいイナゴ」と呼ばれています。

芝刈り機よりも約100デシベル大きい音です。 CNN

スウェーデンの博物学者ピー・カルムは 1749 年にアメリカを訪れ、当時の周期蝉の大発生を観察し詳細に記録しました。「この驚くべき昆虫がペンシルバニア州に 17 年ごとに出現することを示す十分かつ正確な証拠があります。これはまた、その奇妙な夏を除いて、残りの期間は地中に留まっていることを意味します。」

これらの発見はヨーロッパでさらなる注目と好奇心を引き起こしました。 1785年、生物分類学の第一人者カール・リンネは、著書『自然の体系』第10版で初めてこのセミをCicada septendecimと命名しました。種小名は「17年」を意味します。

1930 年の書籍「How Insects Survive」に掲載されている 17 年周期のセミのメス | RE スノッドグラス

その後の 100 年間で、北米全土でさらに多くの周期ゼミが発見されました。そのほとんどは、米国東部から南部、ミシシッピ川流域やグレートプレーンズにまで分布していました。周期的なセミにはいくつかのパターンがあることも発見されています。

1) 発生周期は17年または13年であるが、他の数字はない。

2) 周期ゼミは基本的に厳密に周期法則に従っているが、まれに発生初期または発生2年目に少数の個体が出現し、他の年には痕跡が残らない。

3) ほぼ毎年、北米各地の 1 か所以上の場所で周期ゼミの大発生が起こります。

19 世紀にさらに調査が行われ、昆虫学者は30 の繁殖グループ (群れ)をまとめました。これらのグループの規模はさまざまでしたが、常に同じグループが同じ年に発生し、同様の地域に分布していました。おそらく気候変動や生息地の破壊が原因で、2 つの個体群は 1870 年と 1953 年以降出現していないが、他の個体群は北米の特定の地域で引き続き出現している。

さらに形態学的研究を進めると、大きさ、羽脈、生殖方法、セミの鳴き声などの特徴に基づいて、これらの周期ゼミは基本的に3つの種に分類できることがわかり、昆虫学者は学名に加えて、デキム、カッシーニ、デキュラと名付けました。同じ種に 13 または 17 の年次形態があり、同じ年に同じ場所で発生するほぼすべての繁殖個体群には 3 つの種すべてが含まれます。そして驚くべきことに、3 つの種が交雑することはめったにありません。

カッシーニのセミ |フォンテーヌ K、クーリー J、サイモン C (2007)

昆虫学者の中には、13 年または 17 年の異なる発生周期に基づいて、これら 3 種のセミを 6 種から 7 種に分類する人もいます。他の研究では、同じ種のセミも13年周期と17年周期を切り替えることが示されており、これは単一の遺伝子またはいくつかの遺伝子座によって制御されている可能性が高い。

なぜ17年や13年は素数の年なのでしょうか?

17 年周期の蝉について学んだ後、好奇心旺盛な人なら誰でも最初に思い浮かぶ疑問は、 「なぜ 17 年の周期を選ぶのか」でしょう。

地球上のすべての生命は必然的に他の生命とつながっています。セミは防御手段を持たない昆虫の一種であり、そのため多くの捕食者の標的となります。アライグマ、コヨーテ、オポッサム、トガリネズミなどの哺乳類や、キツツキ、アオカケス、クロウタドリ、カッコウなどの鳥類はすべて、周期ゼミを食べます。カメ、ヘビ、スズメバチ、クモでさえ、17年周期のセミを捕食します。さらに、人間もセミを食料として利用しています。

人間もセミを食べる |ングルス / ウィキメディア・コモンズ

獲物にとって、集団で同時に出現することは進化によって好まれた戦略である。大きな集団に集まることは、繁殖の成功率を高め、集団で早期警戒と防御を行うだけでなく、「捕食者飽和効果」も引き起こす。

結局のところ、捕食者は特定の場所と時間に限られた量の食物しか捕まえることができず、集団で現れるということは、各個体が捕食される確率が大幅に減少することを意味します。これは自然界では珍しい現象ではありません。海の中のイワシが群れをなして捕食性のサメに対抗したり、ハクガンが何百万羽も群れてイヌワシに抵抗したり、周期ゼミが爆発的に発生して繁殖したりするのも、よく理解できます。

セミは殻を脱ぎ捨てた直後が最も無防備です。羽が硬くなるまで30分かかります。 |デビッド・ガムバート/TNC

しかし、13年または17年も続く可能性のある感染拡大サイクルを引き起こす原因は一体何なのでしょうか?なぜ2年、3年、4年で来ないのでしょうか?

すべての疑問に対する正確な答えを知ることはできないかもしれませんが、進化生物学の枠組みの中で分子生物学とコンピューターシミュレーション技術を使用することで、これらの驚くべき生命の形成の理由について、広範囲に推測し、検討することさえできます。13や 17 は比較的大きな素数です。

2004 年の Brood X | Pmjacoby / ウィキメディア・コモンズ

周期ゼミの爆発的な出現は、必然的に捕食者や寄生虫の変動を引き起こすことになる。周期ゼミの繁殖地に捕食者が現れると、その捕食者はこの豊富な食料源を基盤として、生存上の優位性を獲得し、繁殖を拡大し、個体数を増加させます。セミの周期が捕食動物の周期と重なると、セミの子孫は次の周期で相当数の捕食動物の子孫に遭遇することになり、壊滅的な打撃を受ける可能性が高い。したがって、進化は、捕食者の周期とできるだけ重ならない周期セミに有利となるだろう。

捕食動物の周期が a で、周期セミの周期が b である場合、2 つの発生が重なる最短時間は、a と b の最小公倍数になります。

捕食動物の繁殖周期が2年で、周期ゼミの繁殖周期が4年だとすると、少なくとも4年ごとに重複することになる。100年間で、そのような年が25年も発生することになり、4年ゼミにとっては間違いなく大きな打撃となる。 17 年周期の蝉の場合、 2 つの周期が重なる最短の期間は 2*17=34 年であり、これは 100 年間に 3 回未満しか発生しません。

さらに、この重なりは重ね合わせの状態で存在します。両者の周期が常に重なると、捕食者は十分な食料があるためさらに繁殖する可能性が高まり、周期ゼミの子孫はより多くの天敵に捕食されるという悲惨な状況に陥ることになる。世代のサイクルは強力な正の選択圧を形成します。しかし、周期蝉の周期が非常に大きな数値である場合、この正の強化は弱まります。

交尾中の17年セミのつがい |フォンテーヌ K、クーリー J、サイモン C (2007)

2012年の研究では、17年周期のセミが出現すると、その捕食者である鳥類の個体数が周期的な最低値まで減少したことが示されています。これは、前回の周期ゼミの大発生が捕食者にもたらした利益が、13年から17年という長い年月を経て消え去ったことを意味している。

もちろん、上記は最もよく知られている説明かもしれませんが、他にも説得力のある説明がいくつかあります。たとえば、更新世（260万年前から1万1,700年前）以降の異常に寒い気候によって、周期セミの周期は大幅に延長され、幼虫が比較的暖かい地中に留まり、時折起こる壊滅的な寒い夏を回避できる可能性が高まった。たとえば、このような大きなサイクルにより、13 年グループと 17 年グループ間の交雑低下を回避できます。異常な気候変動がなければ、13年周期と17年周期のセミの周期が重なるまでに221年かかります。

ほとんど自衛能力を持たない非武装の周期ゼミでさえ、進化の競争の中では決して弱者ではない。

セミの脱皮 ​​| Russkiypimp / ウィキメディア・コモンズ

夏になると、17 年周期のセミは柔らかい枝に卵を産むことを選択します。これにより、地表で活動している捕食者を避けることができます。約 6 週間後、卵から孵化した幼虫は地面に落ち、地中に潜りながら若い根の先端を探して少量の栄養分を摂取します。大きくなると、地中深くまで潜り、主根を見つけてつかみ、口器を木に差し込んで樹液を吸います。

運命の夏が再び訪れるまで、何兆匹もの蝉が地面から飛び出し、再びその騒音と数で交通を遮断し、蝉を忘れていた人や初めて見た人全員に衝撃を与えるだろう。

左にスワイプして17年蝉の到来を感じよう |チップ・ソモデヴィラ（2021）

そして今月は、十七年蝉の夏がやって来ます。

著者: 鍾叔父

編集者: 江 美波、カレンダーガール