200年に一度、アメリカは「セミの大発生」に見舞われるのだろうか？ネットユーザー：揚げ物って美味しいですね

今年、米国東部ではセミの大発生が見込まれ、短期間のうちに数兆匹のセミが地中から出現すると推定されている。多くのメディアは、これは200年に一度しか起こらない珍しい光景だと報じた。このニュースが報道されるとすぐに、山東省の食を愛する多くの人々がコメント欄に激怒した。

では、アメリカ全土を席巻しようとしているセミの何が特別なのでしょうか?揚げてもいいですか？さらに、しばらくするとなぜ再び噴火するのでしょうか?今日は一緒にチャットしましょう〜

今回アメリカで注目を集めているセミは一体何が違うのでしょうか？

一般的に、セミの寿命は2年から5年です。彼らは木の枝に卵を​​産み、生まれたばかりの幼虫は地中に潜り、木の根から樹液を吸います。 2 年以内に再び出現して繁殖するものもあれば、3 年、4 年、あるいはそれ以上待たなければならないものもあります。しかし、毎年新しいセミが出現するので、毎年セミの鳴き声を聞くことができます。

新しく羽化したセミ

しかし、北米には普通のセミとは異なる特殊なセミが数種存在します。これらは総称して「周期ゼミ」と呼ばれており、今回アメリカで注目を集めたゼミです。主な違いは 2 つあります。

まず、彼らは非常に長い間畑にとどまります。中には 13 年、あるいは 17 年も畑にとどまる人もいます。

第二に、それらはランダムに発掘されたのではなく、まとまって、特に一度に大量に発掘されたのです。たとえば、ある都市では今年は周期ゼミの大発生が見られるかもしれませんが、来年も再来年も大発生は見られません。次の流行が起こるまでには17年かかるだろう。

しかし、異なる地域が必ずしも同期しているわけではないため、北米ではほとんどの年に周期セミが出現しますが、各発生は特定の範囲内でのみ発生します。ある年には範囲が広くなり、他の年には範囲が狭くなります。周期ゼミは毎年1～2週間以内に地上から出現し、地上から出現してから1か月未満しか生きられないため、1回の発生期間は1か月半以内です。

周期ゼミは集団で発生する傾向があるため、大発生は極めて激しく、圧倒的なものとなることが多い。もちろん、セミが減って、周期的に何も見られなくなる場所もあります。

歴史的に記録されている周期セミのコロニー 2 つは現在では消滅しており、理論上は存在するはずの周期も実際には観測されていない。非常に隠蔽されているか、あるいはずっと以前に絶滅したのかもしれません。理論上、17 年周期の蝉は 17 個の巣を持つはずですが、現実には現在 12 個の巣しかありません。 13年周期の蝉は13個の巣を持つはずですが、実際には現在残っているのは3個の巣だけです。

ちなみに、周期ゼミの同期は完璧ではなく、時間を間違って覚えているゼミも必ず存在します。興味深いことに、17 年周期の蝉の場合、最も一般的な誤りは 4 年早いのに対し、13 年周期の蝉の場合、最も一般的な誤りは 4 年遅いです。

周期ゼミ。画像提供: コネチカット大学

周期ゼミはなぜ群れで現れるのが好きなのでしょうか?

最も古典的な理論は、これが捕食されることを避ける効果的な方法であるということです。セミは毒がなく、刺すこともなく、飛ぶのもそれほど速くなく、捕食者に対する抵抗力もほとんどありません。他の昆虫は少なくともしばらくは隠れることができますが、セミは鳴き声で仲間を引き寄せるので、その鳴き声は誰にでも聞こえます。

そうなると残る戦略はただ一つ、捕食者を数で圧倒することだ。私が十分な数の子を産めば、捕食者全員を食べることはできないだろう。

しかし、この戦略は単に量を追求するだけではありません。捕食者も繁殖できるからです。 10,000 個の卵を産み、それを 100 羽の鳥が食べたと想像してください。次回は費用を惜しまず2万羽産んで、200羽まで増えました。これで終わりません。

したがって、この戦略の鍵は、実際には量に大きな変動を生み出すことです。平常時は量は少ないが、危機的な瞬間に突然増加する。こうすることで、普段は捕食者の数が増えず、肝心な時に食べきれなくなることがなくなります。セミは、その生涯のほとんどを捕食者の手の届かない土の中で過ごすため、この点で大きな生来の利点を持っています。夏になると突然土から現れ、捕食者を驚かせることがあります。

この計画は非常に成功したと言えるでしょう。夏にセミの鳴き声を経験した人なら誰でも分かると思います。しかし、完璧ではありません。節足動物などの一部の捕食動物は、季節が終わると冬眠したり死んだりすることがあります。鳥類などの他の捕食動物は、常に食物を必要としているわけではありません。セミの季節にセミのひなを育てることを選択すれば、セミ資源を有効に活用することができます。つまり、プレデターは変動に対応する一定の能力を備えているということです。

ソリューションをさらに改善するには、数量の変動を追跡しにくくする必要があります。一般的な考え方としては、季節的な変動だけでなく、年ごとの変動も作り出すことです。大年に満腹だった鳥は小年に餓死してしまうので、次の大年にはセミを食べる鳥がそれほど多くはいないだろう。一部の果樹では、このバージョン 2.0 ソリューションを、豊作の年と不作の年を交互に使用しています。

しかし、自然界には、特定の種類の獲物を食べることに特化した捕食者はほとんどいません。不作の年に捕食者が他の食料源を見つけたらどうなるでしょうか?もし、別の獲物の種があなたの種とは反対の年だったらどうしますか？

この問題に対処するために、サイクルを延長するというソリューションのバージョン 3.0 が登場しました。 10年に一度行われる大晦日のお祝いは、2年に一度行われる大晦日のお祝いよりもはるかに安全です。実際、インドではセミの4年周期が発見されており、発生年がワールドカップと一致することから、ワールドカップセミとして知られています。

この計画にも最終的な弱点があり、それは偶然にも他のサイクルに打撃を受けることです。セミの周期が 12 年であれば、2、3、4、6 年の周期を持つ他の捕食動物も、その周期と一致する可能性があります。ここで、素数 (13 と 17 はどちらも比較的大きな素数です) の利点がようやく現れます。その因数は 1 とその数自体だけなので、他の周期と重なる可能性が最小限に抑えられます。バージョン 4.0 では、セミの新年を同期させるだけでなく、それぞれの新年が長い期間で区切られ、その期間が素数になるようにします。

この説明は最も古典的ですが、説明の一つにすぎません。近年人気が高まっているもう一つの説明は、この戦略が異なる巣間の交雑を防ぐというものです。もちろん、これらの説明は矛盾しているわけではなく、むしろ互いに補完し、強化し合っています。

新たな説明は、極めて長いライフサイクルが最初に始まったとき、捕食者から逃れる以外にも、厳しい環境で栄養を蓄積するなど、より重要な機能があったことを示唆している。実際、北アメリカの周期ゼミは、氷河がちょうど後退した頃に発生した可能性がある。

ほとんどのセミのライフサイクルは非常に短いため、遺伝的に非常に長い周期を持つセミは実際には維持するのが難しく、通常のセミの遺伝子によって簡単に希釈されてしまいます。おそらく、時間を間違えたセミの中には、希釈の産物であるものもあるだろう。したがって、プライムサイクルの大きい種が選択され、保持されます。地中から出てくるたびに、異なるセミのグループに遭遇するため、同じグループの外来遺伝子に繰り返し侵入されて周期が変わる可能性が低くなります。

現在、周期ゼミの 2 つの個体群の間で二重営巣年が発生することは、この選択の結果、221 年に 1 度発生するまれな出来事です。

この200年に一度の噴火の原因は何でしょうか？

前述のように、理論上は 17 年ゼミは巣がいっぱいになると 17 個の巣を持つはずですが、現在実際に存在するのは 12 個だけです。理論上、13年ゼミは満杯になると13個の巣を作るはずですが、現在、実際に残っているのは3つの巣だけです。

これは、米国農務省森林局の地図で、米国内の周期蝉の巣がどこにあり、次にいつ出現するかを郡ごとに示しています。

17 年ゼミと 13 年ゼミのスケジュールは重複しません。実際、重複する場合でもスケジュールは重複し続け、同じ巣として分類されます。しかし、17年ゼミと13年ゼミは衝突するでしょう。 17 と 13 はどちらも素数であり、その最小公倍数は 221 なので、2 つの巣の衝突は 221 年に 1 回発生します。 2024年はまさに二重巣の年です。

二重巣の年は、思ったほど印象的ではありません。結局のところ、巣の数は多いのです。周期ゼミが理論的なスケジュールに従うとすれば、毎年 2 つの巣を作るはずです。多くの巣が消滅したとしても、まだ36通りの巣の組み合わせが存在し、これは平均して6年に1度しか発生しないため、それほど珍しいことではありません。しかし、現在私たちは飢饉の時代にあります。これが最後に起こったのは 2015 年で、次回は 2037 年になります。

しかし、2024年は、主にこの巣の波の規模が大きいため、36回の二重巣発生年の中でも再び非常に強力な年の一つとなります。 13年ゼミの巣番号は19で、特に分布範囲が広く、面積では周期ゼミの中でほぼ最大です。 2017年は13番目の巣にいました。この巣は分布範囲が比較的狭いのですが、数が多いことで有名です。 「同じ年に2つの強力な巣が奉仕する」ことは、当然大きな祝福です。

さらに、今年は生物学者にとって主に興味深い出来事がもう一つ起こっています。周期ゼミは1種ではなく全部で7種あり、同じ巣に複数の異なる種がいることもよくあります。 2024年の二重営巣年には、7種すべてが出現することになる。それ自体は極めて珍しいことではありませんが、2つの大きな巣が同時に発生することは非常に興味深く、科学的研究にとって有益です。

しかし、巣 19 と 13 の分布範囲は一般的には重なっておらず、イリノイ州の狭い範囲でのみ両方が見つかります。これは2つの巣の境界領域であるため、超恐ろしいセミの二重発生はおそらく起こらないだろうが、科学者たちはこの機会を利用して、2つの巣の間で交雑やその他の相互影響があるかどうかを観察することができる。

二重巣年になっても心配する必要はありませんか？

まず答えはこうです。あまり心配しないでください。

まず、13 年と 17 年のセミはすべて北米（主に米国、ごく少数がカナダに分布）に生息しているので、他の地域に住んでいる人が心配する必要はまったくありません。

発生場所には周期ゼミがたくさんいて、鳴き声も大きくてうるさいですが、それだけです。周期ゼミは毒がなく、人を刺すことはありません。実は食べられるんです。蝉猿は早朝に捕まえることをお勧めします（捕まえた後はできるだけ早く茹でないと脱皮してしまいます）。脱皮後は味が悪くなります。雄にはほとんど肉がなく、雌は乾燥していて硬すぎます。

セミが脱ぎ捨てた空の抜け殻。ギャラリー内の画像は著作権で保護されています。転載して使用すると著作権侵害の恐れがあります。

周期ゼミの大発生は地域の生態系に一定の影響を与えますが、その影響はそれほど大きくありません。セミは葉を噛まずに樹液を吸うだけなので、木の成長を遅らせることはあっても、木を枯らすことはめったにありません。メスのセミは卵を産むときに樹皮を少し切り取ります。卵が近すぎると、若い木に深刻な被害を与えることがあります。さらに、大発生時には、捕食動物はセミを食べるのに忙しくて他の食物に気を配る余裕がないため、この期間中は毛虫などの他の獲物が木にさらに大きな被害を与えることになります。

もう一つの興味深い点は、周期ゼミが木の周期に干渉する可能性があるということです。オークの木もまた、隔年で生育する典型的な生物で、捕食者を圧倒するために2、3年ごとに大量のドングリを生産します。周期ゼミが大量に発生すると、大量のゼミが樹液を吸い、オークの木の養分を破壊してしまうため、通常は周期ゼミによってオークの木のタイミングがリセットされます。それまでに何年数えられていたとしても、爆発後はわずか 2 年間しか経っていないことになります。

企画・制作

著者: ファン・ガン、ポピュラーサイエンスクリエイター

中国科学院動物学研究所研究員 陸平 監修、徐来 企画

編集者：イヌオ

校正: Xu Lai、Lin Lin