La désignation cigale périodique englobe généralement les sept espèces du genre Magicicada, trouvées dans l'est de l'Amérique du Nord, qui présentent des cycles de vie de 13 ou 17 ans. Leur classification comme périodique découle du développement synchronisé et de l’émergence simultanée de presque tous les individus au sein d’une population localisée au cours de la même année. Malgré une identification erronée occasionnelle comme « criquets », ce terme est inexact ; les cigales sont membres de l'ordre taxonomique des Hémiptères (en particulier, les vrais punaises, sous-ordre Auchenorrhyncha), tandis que les criquets sont des sauterelles classées dans l'ordre des Orthoptères. Le genre Magicicada fait partie de la tribu des cigales Lamotialnini, un groupe diversifié de genres répartis en Australie, en Afrique, en Asie et dans les Amériques.
Le terme cigale périodique est couramment utilisé pour désigner l'une des sept espèces du genre Magicicada de l'est de l'Amérique du Nord, les cigales de 13 et 17 ans. Ils sont appelés périodiques car presque tous les individus d'une population locale ont un développement synchronisé et émergent la même année. Bien qu'elles soient parfois appelées « criquets », ce terme est inapproprié, car les cigales appartiennent à l'ordre taxonomique des Hémiptères (vrais insectes), sous-ordre des Auchenorrhyncha, tandis que les criquets sont des sauterelles appartenant à l'ordre des Orthoptères. Magicicada appartient à la tribu des cigales Lamotialnini, un groupe de genres avec des représentants en Australie, en Afrique et en Asie, ainsi que dans les Amériques.
Les espèces de Magicicada passent environ 99,5 % de leur existence souterraine sous forme de nymphes, leur forme immature. Au cours de cette phase souterraine, les nymphes consomment des fluides de xylème extraits du système racinaire des arbres forestiers à feuilles larges répandus dans l'est des États-Unis. Au printemps de leur 13e ou 17e année, les nymphes matures des cigales font surface entre fin avril et début juin, en fonction de la latitude géographique, présentant une émergence synchronisée et à échelle exceptionnelle. Après cette période de développement remarquablement longue, les cigales adultes restent actives pendant une durée relativement brève, généralement de quatre à six semaines.
Les cigales mâles se rassemblent dans des centres de chœur désignés, où elles vocalisent pour attirer des partenaires potentiels. Après l'accouplement, les femelles déposent leurs œufs dans les tiges de la végétation ligneuse. L'ensemble du cycle de vie, depuis l'émergence initiale jusqu'à la mortalité adulte, se termine en deux mois. Par la suite, au cours du même été, les œufs éclosent et les nymphes nouvellement émergées s'enfouissent dans le sol pour se développer pendant les 13 ou 17 années suivantes.
Des schémas d'émergence périodiques ont également été documentés pour la « cigale de la Coupe du monde », identifiée comme Chremistica ribhoi, qui apparaît tous les 4 ans dans le nord-est de l'Inde, et pour Raiateana Knowlesi, une espèce de cigale des Fidji, qui émerge tous les 8 ans.
Description
La cigale périodique adulte, ou imago, possède deux yeux composés rouges proéminents, trois ocelles plus petits et un thorax dorsal distinctement noir. Ses ailes sont translucides, caractérisées par une nervure orange. La surface ventrale de l'abdomen présente une variabilité, apparaissant soit noire, orange ou rayée à la fois d'orange et de noir, un trait dépendant de l'espèce spécifique.
Les cigales périodiques adultes mesurent généralement entre 2,4 et 3,3 cm (0,9 à 1,3 po) de longueur, variant selon les espèces, et mesurent généralement environ 75 % de la taille de la plupart des espèces de cigales annuelles coexistant dans les mêmes zones géographiques. Les femelles pleinement développées présentent une taille légèrement plus grande que leurs homologues mâles.
Les mâles de Magicicada établissent généralement de vastes agrégations, où ils s'engagent dans des chœurs communautaires pour attirer les femelles réceptives. Les espèces distinctes possèdent des chants d’appel uniques et caractéristiques. La vocalisation des cigales périodiques décim est souvent décrite comme imitant les sons « weeeee-whoa » ou « Pharaon ». À l'inverse, les chants des cigales périodiques Cassini et Decula (dont M. tredecula) sont caractérisés par une alternance de vocalisations bourdonnantes et tic-tac.
Les cigales n'ont pas la capacité de piquer et ne mordent généralement pas. Conformément aux autres Auchenorrhyncha (vrais insectes), ils possèdent des pièces buccales spécialisées adaptées pour percer les tissus végétaux et extraire la sève. Au stade nymphal, ces pièces buccales facilitent l'extraction de l'eau, des minéraux et des glucides des racines souterraines ; à l’âge adulte, ils sont utilisés pour obtenir des nutriments et de l’eau à partir des tiges des plantes. Bien que la trompe d'une cigale adulte puisse pénétrer dans la peau humaine lors de sa manipulation, provoquant une douleur temporaire, elle ne pose aucune autre forme de danger. Les cigales ne sont ni venimeuses ni venimeuses, et il n'existe aucune preuve scientifique suggérant qu'elles ou leurs piqûres de trompe peuvent transmettre des maladies.
Le processus de ponte par les cigales périodiques femelles inflige des dommages aux brindilles de plantes ligneuses d'un diamètre de crayon. Bien que les arbres matures subissent rarement des dommages permanents, une mortalité localisée des rameaux, communément appelée « flétrissement », peut survenir. Il est conseillé de différer la plantation de jeunes arbres ou arbustes jusqu'après un événement d'émergence prévu de cigales périodiques. Pour atténuer les dommages pendant la période de ponte, qui commence environ une semaine après l'émergence initiale des adultes et persiste jusqu'à la disparition de toutes les femelles, les jeunes arbres ou arbustes existants peuvent être protégés avec une étamine ou un autre filet comportant des ouvertures de 3⁄8 po (1,0 cm) de diamètre ou moins.
Cycle de vie
Presque toutes les espèces de cigales subissent une phase juvénile souterraine prolongée, émergeant ensuite au-dessus du sol pour un bref stade adulte durant de plusieurs semaines à quelques mois. Les sept espèces de cigales périodiques tirent leur appellation du fait que, dans une localité donnée, tous les individus d'une population présentent un développement synchronisé, entraînant leur émergence simultanée en tant qu'adultes la même année. Cette périodicité prononcée est particulièrement remarquable compte tenu de la durée prolongée de leurs cycles de vie, s'étendant sur 13 ou 17 ans.
En revanche, pour les espèces non périodiques, certains adultes arrivent à maturité et émergent chaque année, tandis que le reste de la population poursuit son développement souterrain. Ces espèces non périodiques sont communément appelées « cigales annuelles » en raison de leur émergence annuelle, ce qui peut suggérer à tort un cycle de vie d'un an pour les cigales non périodiques. Cependant, les cycles de vie documentés pour ces espèces « annuelles » s'étendent généralement sur deux à 10 ans, avec un potentiel de durée encore plus longue.
Les nymphes périodiques des cigales résident sous terre, généralement à moins de 2 pieds (61 cm) de la surface du sol, où elles subsistent grâce à la sève des racines des plantes. Leur développement souterrain comprend cinq stades larvaires distincts. La variation entre les cycles de vie de 13 et 17 ans serait attribuée à la durée nécessaire au deuxième stade pour atteindre la maturité. À mesure qu'elles mûrissent sous terre, les nymphes s'enfouissent progressivement plus profondément, localisant et se nourrissant de systèmes racinaires plus grands.
Les nymphes semblent surveiller le passage des années en détectant les altérations du xylème induites par l'abscission des arbres. Les preuves expérimentales soutiennent cette hypothèse ; un bosquet d'arbres soumis à deux cycles de défoliation et de refoliation au cours d'une seule année civile a entraîné l'émergence de cigales après 16 ans au lieu des 17 ans attendus.
De la fin avril au début juin de leur année d'émergence, les nymphes matures du cinquième stade creusent des tunnels jusqu'à la surface, en attendant un seuil critique de température du sol. Parfois, les nymphes construisent des tourelles de boue s'étendant à plusieurs centimètres du sol. La fonction précise de ces tourelles reste indéterminée, bien que leur présence ait été notée chez certaines espèces de cigales non périodiques et autres insectes souterrains.
Les nymphes émergent initialement les soirs de printemps lorsque la température du sol à environ 20 cm (8 po) de profondeur dépasse 17,9 °C (64 °F). On suppose que cette émergence crépusculaire est en corrélation avec le décalage de plusieurs heures entre le pic d'insolation et les températures maximales du sol, offrant un avantage protecteur aux nymphes incapables de voler contre les prédateurs visuels diurnes comme les oiseaux. À l'inverse, les cigales périodiques matures présentent une forte activité diurne tout au long de leur durée de vie restante, leur chant caractéristique s'atténuant fréquemment la nuit.
Aux États-Unis, ce signal d'émergence correspond généralement à fin avril ou début mai dans les régions du sud, et de fin mai à début juin dans les régions du nord. Les nymphes émergentes peuvent subir une mue dans les zones herbeuses ou monter de quelques centimètres (pouces) à plus de 100 pieds (30 m) pour localiser un substrat vertical approprié pour leur métamorphose finale en adultes. En se fixant sur des surfaces telles que des troncs d'arbres, des murs de bâtiments, des poteaux téléphoniques, des poteaux de clôture, du feuillage suspendu ou même des pneus de véhicules à l'arrêt, les nymphes subissent leur ultime mue. Par la suite, ils restent dans les arbres pendant environ six jours, permettant à leurs ailes et à leur exosquelette de durcir complètement. Immédiatement après cette ecdyse finale, les adultes ténéraux présentent une coloration blanc cassé, qui s'assombrit en une heure.
Les cigales périodiques adultes ont une brève durée de vie, ne durant généralement que quelques semaines, avec une mortalité généralisée à la mi-juillet. Leur morphologie adulte transitoire est singulièrement adaptée à la reproduction. Conformément à d'autres espèces de cigales, les mâles génèrent un appel d'accouplement distinctement fort et spécifique à l'espèce en utilisant leurs tymbales. Les mâles chanteurs conspécifiques de Magicicada forment généralement des agrégations connues sous le nom de chœurs, dont les vocalisations combinées attirent les femelles. Au sein de ces chœurs, les mâles entrecoupent des périodes de chant avec de brefs vols entre les arbres, recherchant activement des femelles réceptives. La majorité des copulations ont lieu au sein de ces « arbres à chœurs ».
Les femelles réceptives répondent aux appels des mâles conspécifiques avec des battements d'ailes précisément chronométrés - un signal visuel apparemment crucial parmi les vocalisations des mâles - attirant ainsi les mâles pour la copulation. Le rendement auditif d'un chœur peut être extrêmement fort, atteignant potentiellement 100 dB à proximité, en fonction du nombre d'hommes participants. Au-delà de leurs chants primaires « d'appel » ou de « rassemblement », les mâles émettent également une vocalisation de parade nuptiale distincte lorsqu'ils s'approchent d'une femelle individuelle.
Bien que les deux sexes soient capables de s'accoupler plusieurs fois, la plupart des femelles ne semblent s'accoupler qu'une seule fois. Après l'accouplement, la femelle incise des fentes en forme de V dans l'écorce des jeunes rameaux, déposant environ 20 œufs par fente, accumulant une couvée totale de 600 œufs ou plus. Après une période de gestation d'environ 6 à 10 semaines, les œufs éclosent et les nymphes émergentes descendent au sol, creusant pour commencer un autre cycle de développement de 13 ou 17 ans.
Stratégie de survie : satiété des prédateurs
Les nymphes périodiques des cigales émergent en quantités importantes et hautement synchronisées, dépassant parfois 1,5 million d'individus par acre (370 individus par m2). Cette émergence massive fonctionne principalement comme une adaptation connue sous le nom de satiété des prédateurs. Alors que les cigales périodiques sont vulnérables à la prédation par les reptiles, les oiseaux, les écureuils, les félins, les canidés et divers autres petits et grands mammifères, l'émergence synchronisée se traduit par une abondance écrasante d'individus, dépassant de loin la capacité des prédateurs à les consommer. Par conséquent, de nombreux individus survivent pour se reproduire.
Une hypothèse importante suggère que les périodes de développement des nombres premiers (13 et 17 ans) favorisent l'évasion des prédateurs possédant des cycles de reproduction plus courts, ayant ainsi été soumis à une pression sélective. Par exemple, un prédateur avec un cycle de reproduction de trois ans, qui a coïncidé avec l'émergence d'une couvée de cigales bénéfiques au cours d'une année donnée, aurait complété soit quatre cycles plus un an (12 + 1) ou cinq cycles plus deux ans (15 + 2) avant l'émergence ultérieure de la même couvée. Ce mécanisme garantit que des générations de cigales émergent systématiquement lorsqu'un segment de leurs prédateurs est sexuellement immature et donc incapable d'exploiter pleinement la ressource alimentaire temporairement abondante.
Une deuxième hypothèse propose que les périodes de développement avec des nombres premiers constituent une adaptation qui atténue l'hybridation entre couvées. Sous des facteurs de stress environnementaux sévères, les mutations conduisant à des temps de développement exceptionnellement prolongés sont favorisées par la sélection naturelle. Des mécanismes, tels que la reproduction exclusivement après des intervalles de nombres premiers, qui diminuent l'incidence de l'accouplement entre les cigales possédant le trait de développement long et celles qui en sont dépourvues, seraient également favorisés par la sélection. Les stades glaciaires du Pléistocène nord-américain illustrent de tels facteurs de stress environnementaux graves. Selon cette hypothèse, la satiété des prédateurs augmente une stratégie de survie à long terme en protégeant le caractère de développement long des événements d'hybridation dilués. Cette hypothèse a été corroborée par une modélisation mathématique.
La durée du cycle de vie des cigales a été théorisée comme étant régie par un seul locus génétique, le cycle de 13 ans dominant celui de 17 ans ; cependant, cette interprétation est actuellement controversée et manque de justification au niveau génétique.
Impact sur d'autres populations
Les cycles périodiques des populations de cigales sont suffisamment importants pour influencer d'autres populations animales et végétales. Par exemple, il a été démontré que la croissance des arbres diminue l'année précédant l'émergence d'une couvée, attribuée à une consommation élevée de racines par les nymphes en développement. On a observé que les taupes, qui se nourrissent de nymphes, prospèrent au cours de l'année précédant leur émergence, mais connaissent une réduction de leur population l'année suivante en raison de la diminution de la disponibilité alimentaire. Les populations de dindons sauvages présentent des réponses positives à un apport nutritionnel accru résultant de la consommation d'adultes abondants de cigales au sol au point culminant de leur cycle de vie. Les carcasses non consommées de cigales périodiques se décomposent sur le sol, fournissant un afflux pulsé de nutriments à la communauté forestière.
Les couvées de cigales peuvent également exercer des effets néfastes. Les populations d'écureuils gris de l'Est ont été affectées car l'activité de ponte des cigales femelles a compromis les récoltes de mâts ultérieures.
Couvées
Les cigales périodiques sont classées en couvées géographiques distinctes en fonction de leur année d'émergence. Plus précisément, en 2014, la couvée XXII de 13 ans a émergé en Louisiane, tandis que la couvée III de 17 ans a émergé dans l'ouest de l'Illinois et l'est de l'Iowa.
Dans un article de journal de 1907, l'entomologiste Charles Lester Marlatt a délimité 30 couvées périodiques distinctes de cigales en utilisant des chiffres romains : 17 couvées avec un cycle de vie de 17 ans, les désignant comme couvées I à XVII. (apparu entre 1893 et 1909) ; en outre, 13 couvées avec un cycle de 13 ans, désignées comme couvées XVIII à XXX (émergeant entre 1893 et 1905). Marlatt a observé que les couvées de 17 ans présentent généralement une répartition plus au nord que les couvées de 13 ans.
Un nombre important de ces 30 couvées hypothétiques n'ont pas été observées. Marlatt a documenté le déclin de certaines populations de cigales, en particulier Brood XI dans la vallée de la rivière Connecticut dans le Massachusetts et le Connecticut, attribuant ce phénomène à la déforestation et à l'introduction et à la prolifération de « moineaux anglais » insectivores (Moineaux domestiques, Passer domesticus) suite à la colonisation européenne en Amérique du Nord. Deux des couvées identifiées par Marlatt, les couvées XI et XXI, sont désormais éteintes. Bien que seulement 15 couvées survivent actuellement, le système de numérotation original de Marlatt est conservé pour sa commodité et sa distinction claire entre les cycles de vie de 13 et 17 ans.
Les cigales périodiques qui émergent en dehors de leur horaire prévu sont appelées retardataires. Bien que leur émergence puisse se produire à tout moment, elle se produit généralement un ou quatre ans avant ou après l’émergence de la majorité des membres de leur couvée. Les retardataires ayant un cycle de vie de 17 ans émergent généralement quatre ans plus tôt, tandis que ceux ayant un cycle de 13 ans émergent généralement quatre ans plus tard. Théoriquement, l'émergence de retardataires peut indiquer la transition d'une couvée d'un cycle de vie de 17 ans à 13 ans.
La couvée XIII de la cigale de 17 ans, réputée pour avoir la plus grande émergence en termes de taille au monde, et la couvée XIX de la cigale de 13 ans, sans doute la plus étendue géographiquement de toutes les couvées périodiques de cigales, devaient émerger simultanément en 2024, marquant leur première apparition conjointe depuis 1803. Cependant, un chevauchement significatif entre ces deux couvées n'était pas prévu, avec une convergence potentielle limitée à une zone étroite dans le centre et l'est de l'Illinois, en particulier dans les comtés de Macon, Sangamon, Livingston et Logan. La double émergence ultérieure de ces couvées particulières est prévue pour 2245, soit 221 ans après 2024. Bien que de nombreuses autres couvées de 13 et 17 ans émergent au cours des mêmes années, elles ne sont pas géographiquement proches.
Taxonomie
Magicicada appartient à la tribu des cigales Lamotialnini, qui présente une répartition mondiale à l'exception de l'Amérique du Sud. Bien que Magicicada se trouve exclusivement dans l'est de l'Amérique du Nord, ses plus proches parents phylogénétiques seraient les genres australiens Tryella et Aleeta, Magicicada formant un clade sœur du groupe comprenant Tryella et Aleeta. Dans les Amériques, son plus proche parent est considéré comme le genre Chrysolasia du Guatemala.
Magicicada est membre de la tribu des cigales Lamotialnini, distribuée dans le monde entier en dehors de l'Amérique du Sud. Bien que Magicicada ne se trouve que dans l'est de l'Amérique du Nord, ses plus proches parents seraient les genres Tryella et Aleeta d'Australie, Magicicada étant la sœur du clade contenant Tryella et Aleeta. Dans les Amériques, on pense que son plus proche parent est le genre Chrysolasia du Guatemala.
Sept espèces reconnues sont classées au sein de Magicicada, comprenant trois espèces de 17 ans et quatre espèces de 13 ans. Ces sept espèces sont également parfois classées en trois sous-groupes distincts : le groupe d'espèces Decim, le groupe d'espèces Cassini et le groupe d'espèces Decula. Ce groupe alternatif reflète des similitudes substantielles entre chaque espèce de 17 ans et une ou plusieurs espèces avec un cycle de 13 ans.
Sept espèces reconnues sont placées dans Magicicada : trois espèces de 17 ans et quatre espèces de 13 ans. Ces sept espèces sont également parfois regroupées différemment en trois sous-groupes, ce qu'on appelle le groupe d'espèces Decim, le groupe d'espèces Cassini et le groupe d'espèces Decula, reflétant de fortes similitudes entre chaque espèce de 17 ans avec une ou plusieurs espèces avec un cycle de 13 ans.
Les cycles de vie des cigales périodiques se distinguent non seulement par leur dépendance aux nombres premiers 13 ou 17, mais également par leur trajectoire évolutive, qui est intimement liée à des décalages d'un et quatre ans dans ces cycles. Les changements sur un an sont moins fréquents que les changements sur quatre ans et sont probablement associés à des variations climatiques localisées. À l’inverse, les émergences précoces et tardives de quatre ans sont courantes et impliquent une proportion considérablement plus importante de la population que les émergences d’un an. On pense que la diversification de ces espèces est due à la spéciation allochronique, un processus par lequel des sous-populations, isolées temporellement, finissent par atteindre un isolement reproductif.
Non seulement les cycles de vie périodiques des cigales sont curieux en raison de leur utilisation des nombres premiers 13 ou 17, mais leur évolution est également étroitement liée aux changements sur un ou quatre ans de leurs cycles de vie. Les changements sur un an sont moins fréquents que les changements sur quatre ans et sont probablement liés aux variations des conditions climatiques locales. Les émergences précoces et tardives sur quatre ans sont courantes et impliquent une proportion beaucoup plus importante de la population que les changements sur un an. Il est bien connu que les différentes espèces sont issues d'un processus de spéciation allochronique, dans lequel des sous-populations d'espèces isolées les unes des autres au fil du temps finissent également par être isolées sur le plan reproductif.
La recherche indique que chez les cigales périodiques existantes, les cycles de vie de 13 et 17 ans ont évolué indépendamment au moins huit fois au cours des 4 derniers millions d'années. De plus, les espèces partageant des cycles de vie identiques ont développé leurs répartitions géographiques qui se chevauchent en synchronisant leur émergence avec les populations dominantes existantes. La même étude estime que le groupe d'espèces Decim a divergé de l'ancêtre commun des groupes d'espèces Decula et Cassini il y a environ 4 millions d'années (Mya). Par la suite, les groupes Cassini et Decula se sont séparés vers 2,5 Mya.
Les recherches de Sota et al. (2013) estiment que la divergence initiale des cigales de 13 ans existantes des cigales de 17 ans au sein du groupe Decim s'est produite il y a environ 530 000 ans, marquée par la séparation du sud M. tredecim du nord M. septendécim. Un deuxième événement important, la divergence du groupe occidental de Cassini par rapport à ses congénères orientaux, s'est produit il y a environ 320 000 ans. Les clades Decim et Decula ont également connu des divisions occidentales analogues, estimées il y a 270 000 et 230 000 ans, respectivement. Les divergences de 13 et 17 ans au sein des groupes Cassini et Decula se sont produites à la suite de ces événements.
Les cigales de 17 ans habitent principalement des régions précédemment glaciaires ; par conséquent, leurs schémas phylogéographiques illustrent les impacts des contractions récurrentes de la population dans des refuges glaciaires (poches isolées d'habitat viable) suivies d'une réexpansion au cours des époques interglaciaires successives. Au sein de chaque groupe d'espèces - Decim, Cassini et Decula - l'influence des époques glaciaires est évidente dans trois subdivisions génétiques phylogéographiques distinctes : un sous-groupe des Appalaches orientales, un sous-groupe du Midwest et un sous-groupe situé à l'extrême périphérie ouest de leur distribution.
Les découvertes de Sota et al. suggèrent que les populations fondatrices de cigales du sud de 13 ans sont originaires du groupe Decim. Par la suite, ces populations ont été complétées par des cigales Cassini dérivées du clade occidental de Cassini et des cigales Decula originaires des clades Decula de l'est, du milieu et de l'ouest. Au fur et à mesure que Cassini et Decula migrèrent vers le sud, ils parvinrent à se synchroniser avec les indigènes M. tredécim. Ces Cassini et Decula synchronisés sont désormais désignés par M. tredecassini et M. tredecula, respectivement. Des preuves empiriques supplémentaires sont nécessaires pour étayer cette hypothèse et d'autres propositions concernant des divergences plus récentes de 13 et 17 ans impliquant M. néotrédécim et M. tredécim.
Distribution géographique
Les cigales périodiques de dix-sept ans présentent une répartition s'étendant des États de l'Est, traversant la vallée de l'Ohio, atteignant les États des Grandes Plaines et vers le nord jusqu'à la périphérie du Haut-Midwest. À l’inverse, les cigales de 13 ans se trouvent dans les États du sud et de la vallée du Mississippi, avec un degré mineur de chevauchement spatial entre les deux groupes. Par exemple, les Broods IV (cycle de 17 ans) et XIX (cycle de 13 ans) convergent spatialement dans l’ouest du Missouri et l’est de l’Oklahoma. Leurs émergences devraient à nouveau coïncider en 2219, 2440 et 2661, reflétant leur coïncidence de 1998. Il est important de noter que les modèles de répartition présentent des changements générationnels mineurs, ce qui rend les anciennes cartes de répartition potentiellement peu fiables.
Depuis avril 2021, une initiative parrainée par la National Geographic Society est menée à l'Université du Connecticut pour produire des cartes de répartition mises à jour pour toutes les couvées périodiques de cigales. Cette initiative exploite des données issues du crowdsourcing ainsi que des enregistrements compilés par des entomologistes et des contributeurs bénévoles.
Parasites, ravageurs et agents pathogènes
Alors qu'il s'attaque généralement aux larves de la cécidomyie du chêne (Polystepha pilulae) et à d'autres espèces d'insectes, l'acarien de la galle du chêne (communément appelé « acarien des démangeaisons ») Pyemotes herfsi se transforme en un ectoparasite d'œufs périodiques de cigale pendant les périodes de disponibilité. Suite à la ponte des cigales dans les branches des arbres, ces acariens qui se nourrissent prolifèrent, entraînant une augmentation de leur densité de population.
À la suite d'événements d'émergence de cigales, de nombreuses personnes ont présenté des manifestations dermatologiques telles que des éruptions cutanées, des pustules, un prurit sévère et d'autres séquelles de piqûres d'acariens, affectant principalement le haut du torse, la tête, le cou et les membres supérieurs. Ces symptômes cutanés s’intensifient généralement en quelques jours et persistent jusqu’à deux semaines. Les traitements antiprurigineux conventionnels, notamment la lotion à la calamine et les crèmes corticostéroïdes topiques, se sont révélés inefficaces pour soulager le prurit.
Massospora cicadina représente un champignon pathogène infectant exclusivement les cigales périodiques de 13 et 17 ans. L'infection par ce champignon conduit à la formation d'un « bouchon » de spores qui remplace les segments abdominaux postérieurs de la cigale vivante, provoquant finalement l'infertilité, facilitant la transmission de la maladie et aboutissant à la disparition de l'hôte.
Relations symbiotiques
Magicicada ne peut pas synthétiser tous les acides aminés requis à partir du liquide dilué de xylème qu'ils consomment ; par conséquent, ils dépendent des bactéries endosymbiotiques pour leurs vitamines vitales et leurs nutriments favorisant la croissance. Au sein des cigales périodiques, des bactéries du genre Hodgkinia résident et prolifèrent pendant des années jusqu'à ce que les cycles de reproduction ponctués de la cigale exercent une pression sélective, entretenant ainsi cette association mutualiste. Cette pression évolutive a conduit au fractionnement du génome de Hodgkinia en trois espèces bactériennes distinctes, chacune ne possédant qu'un ensemble partiel de gènes cruciaux pour la relation symbiotique. L'organisme hôte nécessite la présence des trois sous-groupes de symbiotes, car leur contribution génétique combinée est indispensable pour fournir à l'hôte tous ses besoins nutritionnels. La relation symbiotique entre Hodgkinia et Magicicada illustre la profonde influence des endosymbiontes bactériens sur l'évolution de l'hôte.
Contexte historique
Dans son article de journal de 1907, Marlatt a documenté que le premier enregistrement publié de cigales périodiques qu'il a rencontrées figurait dans une édition de 1666 de la revue Philosophical Transactions of the Royal Society, alors connue sous le nom de Philosophical Transactions. Ce rapport détaille ce qui suit :
Un observateur éminent, qui avait beaucoup résidé en Nouvelle-Angleterre, a raconté à un ami à Londres, où il s'était récemment rendu, que plusieurs années auparavant, un essaim important d'une espèce d'insecte particulière avait émergé dans cette colonie anglaise. Cet essaim, s'étendant sur environ 200 milles, a empoisonné et dévasté tous les arbres de la région. De nombreux petits trous ont été découverts dans le sol, d'où ces insectes ont émergé sous forme d'asticots, se transformant ensuite en mouches possédant une piqûre en forme de queue, qu'ils ont insérées dans les arbres, les envenimant et provoquant ainsi leur disparition.
Marlatt a en outre noté que le rapport ultérieur sur les cigales a été publié en 1669 à Cambridge, Massachusetts, dans un ouvrage intitulé Nouvelle-Angleterre. Mémorial. Après une description d'une « fièvre pestilentielle » qui a frappé la colonie de Plymouth et les populations autochtones adjacentes en 1633, le récit du New-Englands Memoriall continue :
Il est à noter qu'au printemps précédant cette maladie, une grande multitude de mouches, comparables en taille aux guêpes ou aux bourdons, ont émergé d'un petit terrain. trous. Ils consommaient de la végétation et produisaient une clameur continue et assourdissante qui résonnait à travers les bois. Ces insectes n'avaient pas été observés ou entendus par les Anglais dans ce pays avant cette époque ; cependant, les Indiens ont prévenu que des maladies s'ensuivraient, ce qui s'est effectivement produit, avec une chaleur intense, pendant les mois de juin, juillet et août de cet été.
En 2001, Gene Kritsky a développé l'observation de Marlatt de 1907, proposant que le récit de l'émergence de 1633 était inexactement daté. Kritsky a soutenu que les couvées XI et XIV seraient apparues à Plymouth en 1631 et 1634, respectivement, sans qu'aucune couvée actuellement identifiée n'ait émergé en 1633. En outre, Kritsky a souligné que William Bradford, alors gouverneur de la colonie de Plymouth, aurait documenté la même émergence de cigales en 1633 que celle publiée dans le New-Englands Memoriall en 1669. Néanmoins, une réimpression ultérieure de L'Histoire de la plantation de Plymouth de Bradford : 1606-1646 présente une description divergente du même événement d'émergence.
Des documents historiques datant de 1733 documentent des cycles de 15 à 17 ans d'émergences massives et bruyantes de cigales, souvent appelées « criquets ». John Bartram, un éminent botaniste et horticulteur de Philadelphie, faisait partie des auteurs pionniers qui ont détaillé le cycle de vie, la morphologie et les traits distinctifs de l'insecte.
Le 9 mai 1715, Andreas Sandel, pasteur de l'église luthérienne suédoise « Gloria Dei » de Philadelphie, a enregistré l'émergence de Brood X dans son journal. Plus tard, fin mai 1749, Pehr Kalm, un naturaliste finlandais représentant l'Académie royale des sciences de Suède lors de son séjour dans son pays. Dans son article de 1756, publié dans une revue universitaire suédoise, Kalm documenta cet événement en déclarant :
Un consensus dominant suggère que ces insectes émergent en populations exceptionnellement importantes tous les dix-sept ans. Pendant les périodes intermédiaires, ils persistent dans le sous-sol, avec seulement des individus sporadiques apparaissant au-dessus du sol en été.
Des preuves substantielles corroborent l'émergence biennale de ces insectes en Pennsylvanie.
Kalm a ensuite détaillé un rapport de Sandel et un autre acquis de Benjamin Franklin, tous deux documentant l'émergence de nombreuses cigales du sol à Philadelphie au début du mois de mai 1732. Il a observé que les auteurs de ces enregistrements n'avaient pas signalé d'événements similaires au cours d'autres années.
Kalm a également noté que les informateurs n'avaient signalé que de rares observations de cigales avant l'émergence des insectes en essaims importants en Pennsylvanie le 22 mai 1749. Il a en outre a affirmé qu'il n'avait détecté aucune cigale en Pennsylvanie et dans le New Jersey au cours de l'année 1750, au cours des mêmes mois et régions où il avait observé de nombreux individus en 1749. La confluence des rapports de 1715 et 1732 avec ses observations personnelles de 1749 et 1750 a corroboré "l'opinion générale" susmentionnée.
Kalm a synthétisé ses recherches dans un livre, traduit en anglais et publié à Londres en 1771, où il a articulé :
Une espèce de Criquets émerge ici en quantités prodigieuses environ tous les dix-sept ans... Pendant les périodes entre ces émergences massives, des spécimens individuels ne sont observés ou entendus que sporadiquement dans les zones forestières.
S'appuyant sur le récit de Kalm et sur un spécimen qu'il a fourni, Carl Linnaeus a formellement désigné l'insecte comme Cicada septendecim en 1758, dans la dixième édition de son ouvrage fondateur, Systema Naturae.
Moses Bartram, fils de John Bartram, a documenté l'émergence ultérieure du couvain (couvain X) précédemment observé par Kalm en 1749. Ce Le récit est apparu dans son article de 1766, intitulé Observations sur la cigale, ou criquet d'Amérique, qui paraît périodiquement une fois tous les 16 ou 17 ans. L'article de Bartram, publié dans un journal londonien en 1768, indiquait qu'après avoir éclos d'œufs pondus dans des brindilles d'arbres, les insectes juvéniles descendaient au sol et "entraient dans la première ouverture qu'ils pouvaient trouver". Il a déclaré qu'il les avait localisés à 10 pieds (3 m) sous la surface, tandis que d'autres rapports suggéraient des profondeurs de 30 pieds (9 m).
En 1775, Thomas Jefferson a documenté la périodicité de 17 ans de Brood II dans son « Garden Book », notant qu'une connaissance se souvenait des « grandes années acridiennes » en 1724 et 1741. Lui et d'autres se sont souvenus d'une émergence similaire en 1758, avec le insectes réapparurent à Monticello en 1775. Jefferson observa que les femelles déposaient leurs œufs dans les fines brindilles des arbres lorsqu'elles étaient à la surface.
L'émergence en 1780 des cigales Brood VII, également identifiées comme la couvée Onondaga, pendant la guerre d'indépendance américaine, s'est produite en même temps que les conséquences de l'expédition Sullivan, une opération militaire qui a dévasté les communautés autochtones d'Onondagan et détruit leurs rendements agricoles. L'apparition soudaine d'un nombre aussi important de cigales constituait une source de nourriture vitale pour le peuple Onondaga, qui souffrait d'une grave insécurité alimentaire à la suite des campagnes de Sullivan et de l'hiver rigoureux qui a suivi. Les Onondaga commémorent cette arrivée apparemment miraculeuse des cigales comme une intervention divine du Créateur, assurant leur survie après un événement profondément traumatisant et catastrophique.
En avril 1800, Benjamin Banneker, résidant près d'Ellicott's Mills, dans le Maryland, a documenté dans son registre ses souvenirs d'une « grande année acridienne » en 1749, d'une deuxième en 1766 lorsque les insectes sont apparus « aussi nombreux que la première », et d'une troisième en 1783. Il a prédit que les insectes (Couvée X) « pourraient être attendus à nouveau dans l'année ». 1800, soit dix-sept ans depuis leur troisième apparition devant moi." De plus, le livre des records de Banneker décrit un effet du champignon pathogène, Massospora cicadina, sur son hôte, notant que les insectes :
... commencent à vocaliser ou à produire des sons depuis leur émergence initiale de la Terre jusqu'à leur disparition. La section postérieure subit une décomposition, mais ce processus ne semble pas induire de douleur, car elle persiste à vocaliser jusqu'à la mort.
En 1845, le Dr D.L. Pharas de Woodville, Mississippi, a déclaré publiquement la périodicité de 13 ans des couvées de cigales du sud dans le journal local, le Woodville Republican. Treize ans plus tard, en 1858, Pharas introduisit officiellement la désignation Cicada tredecim dans un article ultérieur sur le sujet publié par le même journal.
Dix ans plus tard, Benjamin Dann Walsh et Charles Valentine Riley ont co-écrit un article publié dans le numéro de décembre 1868 de American Entomologist, qui documentait également la périodicité de 13 ans des couvées de cigales du sud. Pour plus de commodité, Walsh et Riley ont désigné la couvée de 13 ans comme Cicada tredecim, la distinguant de la couvée de 17 ans, Cicada septemdecim.
L'article de Walsh et Riley, réimprimé par la suite avec des révisions dans Scientific American en janvier 1869, a fourni des illustrations des caractéristiques internes et externes des trous d'émergence des nymphes et de leurs caractéristiques. tourelles surélevées. Bien que leurs articles ne fassent pas référence aux rapports antérieurs de Pharas, ils ont été les premiers à faire largement connaître la périodicité de 13 ans des cigales du sud. Riley a finalement reconnu les contributions de Pharas dans sa propre publication de 1885 concernant les cigales périodiques.
En 1998, le Missouri a connu une double émergence : une couvée de cigales de 17 ans (Brood IV) est apparue dans la partie ouest de l'État, tandis qu'une couvée de 13 ans (Brood XIX) a émergé dans la plupart des autres régions. Les deux couvées représentent la plus grande de leurs types respectifs au sein de l'État. La convergence, ou chevauchement territorial, de ces deux couvées dans certaines zones a marqué le premier événement de ce type dans le Missouri depuis 1777.
En 2007 et 2008, Edmond Zaborski, chercheur scientifique à l'Illinois Natural History Survey, a identifié l'acarien des feuilles de chêne, également connu sous le nom d'« acarien des démangeaisons » (Pyemotes herfsi), comme ectoparasite des œufs périodiques de cigales. Son enquête sur les démangeaisons et les éruptions cutanées inexpliquées signalées par les habitants de la banlieue de Chicago après l'émergence de Brood XIII en 2007 l'a amené à conclure que ces symptômes résultaient de piqûres d'acariens dont les populations avaient proliféré en raison des œufs de cigales parasitaires. Des incidents comparables ont été documentés à Cincinnati après l'émergence du Brood XIV en 2008, à Cleveland et dans d'autres parties du nord et de l'est de l'Ohio après l'émergence du Brood V en 2016, dans la région métropolitaine de Washington, D.C. après l'émergence du Brood X en 2021, et une fois de plus dans la région de Chicago après l'émergence du Brood XIII en 2024.
Consommation humaine
Les espèces Magicicada cuites sont considérées comme comestibles pour les personnes non allergiques à des aliments comparables. Diverses recettes existent pour leur préparation. Certaines recommandations culinaires suggèrent de récolter les insectes immédiatement après la mue, tandis que leurs exosquelettes restent mous. À l'inverse, d'autres préférences privilégient soit les nymphes émergentes, soit les cigales adultes pleinement endurcies.
Historiquement, les Amérindiens consommaient ces insectes, généralement en les faisant frire ou en les rôtissant dans des fours chauds jusqu'à ce qu'ils soient complètement dorés. En 1907, Marlatt observa :
L'utilisation des cigales succulentes et nouvellement apparues comme article de l'alimentation humaine n'a qu'un intérêt théorique, car, ne serait-ce que pour d'autres raisons, elles sont trop rares pour avoir une valeur réelle. Il y a aussi une objection beaucoup plus forte dans la répugnance instinctive que tous les insectes semblent inspirer comme aliment à la plupart des nations civilisées. Théoriquement, la cigale, ramassée au moment opportun, convenablement habillée et servie, devrait constituer un aliment plutôt attractif. Les larves ont vécu uniquement de matière végétale de la sorte la plus propre et la plus saine, et sont censées, par conséquent, être beaucoup plus savoureuses et appropriées à la nourriture que l'huître, avec son habitude de charognard de vivre dans la vase boueuse des fonds de rivière, ou de nombreux autres animaux qui sont très prisés et qui n'ont pas un bilan aussi propre que la cigale périodique.
Remarques
Références
- Latrobe, John H. B. (1845). Mémoires de Benjamin Banneker : lues devant la Maryland Historical Society lors de la réunion mensuelle, le 1er mai 1845. Baltimore, Maryland : imprimé par John D. Toy. LCCN rc01003345. OCLC 85791076. Récupéré le 29 février 2020 – via Internet Archive.
- Page Wikipédia sur les cigales.
- Kritsky, Gene (2004). Cigales périodiques : la peste et le casse-tête. Académie des sciences de l'Indiana. ISBN 1-883362-13-X. LCCN 2004105895. OCLC 55627889. Récupéré le 23 août 2021 – via Google Books.
- La page des cigales périodiques Page d'information sur les cigales périodiques qui remplace l'org. Contient des cartes et des modèles 3D.
- La manie des cigales
- Dwyer, Erin ; Simon, Chris (14 juin 2013). "Études expérimentales de la biologie des cigales périodiques de 13 et 17 ans : un exercice de laboratoire pour les classes de laboratoire de biologie universitaire et AP" (PDF). Storrs, Connecticut : Université du Connecticut, écologie et amp; Département de biologie évolutive. Archivé (PDF) de l'original le 26 juillet 2021. Consulté le 25 juillet 2021.Station de recherche du Nord du Service forestier de l'USDA, État de la région du Nord-Est et foresterie privée.
- Marcus, Stéphanie (mars 2017). "Ressources Internet sélectionnées - Cigales périodiques de 17 ans". Services de référence scientifique. Bibliothèque du Congrès. Archivé de l'original le 8 mars 2021. Consulté le 6 mai 2021.