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Die Zikaden kommen, und einige von ihnen könnten zu „fliegenden Salzstreuern des Todes“ werden

Stand: 27.05.2024, 19:10 Uhr

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In den USA sollen dieses Jahr zwei Zikadenbruten gleichzeitig auftauchen. Ein Forscher untersucht einen Pilz, der die Insekten in „fliegende Salzsteuer des Todes“ verwandelt.

In diesem Frühjahr und Sommer werden die Menschen in Teilen des Mittleren Westens und des Südens der USA ein zahlenmäßig großartiges Naturereignis erleben: ein seltenes doppeltes Auftauchen periodischer Zikaden. Mit der Ankunft von Brut XIX und Brut XIII werden Billionen von harmlosen Insekten in der Größe von Babykarotten von Wisconsin bis Louisiana, von Maryland bis Georgia und an vielen Orten dazwischen ihr Herz ausschütten.

Das letzte Mal, als diese Bruten gemeinsam auftraten, schrieb man das Jahr 1803, Thomas Jefferson war Präsident, und der Kauf von Louisiana war gerade abgeschlossen worden – was bedeutet, dass viele der Staaten, in denen bald Zikaden-Liebeslieder erklingen werden, noch nicht einmal offiziell zur Nation gehörten.

So beeindruckend das auch ist, das diesjährige entomologische Phänomen ist etwas ganz Besonderes für Forscher, die hoffen, die evolutionären Geheimnisse von Käfern zu entschlüsseln, die nur in etwa 13- und 17-jährigen Abständen aus dem Boden kriechen.

Bruten sind nicht dasselbe wie Arten, und jede Brut kann mehrere Zikadenarten enthalten, die an verschiedenen Orten auftauchen können. Im Jahr 2024 werden alle sieben Zikadenarten vertreten sein, ein Zufall, der sich erst 2037 wiederholen wird. Das bedeutet, dass das diesjährige Auftreten eine Goldmine für die Datensammlung sein wird.

Eines der ungewöhnlicheren Rätsel, das die Wissenschaftler zu erforschen hoffen, betrifft einen parasitären Pilz, der erwachsene Zikaden befällt und sie in „fliegende Salzstreuer des Todes“ verwandelt, wie ein Experte es nennt. „Aus der Sicht eines Wissenschaftlers, der sich für Zikaden interessiert, ist das ziemlich spektakulär“, sagt Matt Kasson, Mykologe an der Universität von West Virginia.

Zikaden führen ein Leben im Untergrund

Zikaden sind echte Wanzen aus der Insektenfamilie der Hemiptera. Berühmt für ihre sich wiederholenden Balzrufe, sind erwachsene Zikaden groß, laut und sehr auffällig. Den größten Teil ihres Lebens verbringt die Zikade jedoch als Nymphe unter der Erde.

Zikadennymphen gehören wahrscheinlich zu den am meisten unterschätzten Pflanzenfressern im Wald, da sie die meiste Zeit außer Sichtweite sind und ihren Lebensunterhalt mit dem Saugen von Säften aus den Wurzeln von Bäumen und anderen Pflanzen verdienen. Sie schlüpfen im Frühjahr oder Sommer, wenn der Boden etwa einen Meter unter der Erde 64 Grad Fahrenheit (ca. 18 °C) erreicht. Die Nymphen klettern dann an dem nächstgelegenen vertikalen Objekt hoch und häuten sich in ihre Erwachsenenform. Diese geflügelten Erwachsenen verbringen ihr kurzes, aber ausgelassenes Leben mit der Paarung und – bei den Weibchen – mit der Eiablage.

Periodische Zikaden treten nur in 13- oder 17-jährigen Abständen auf

Die Zikaden lassen sich in zwei allgemeine Arten unterteilen: die einjährigen Zikaden, die meist schwarze oder grüne Augen haben und jedes Jahr zu hören sind, und die periodischen Zikaden, die in der Regel rote Augen haben und nur in 13- oder 17-jährigen Abständen auftreten.

Als Nymphen müssen diese langlebigen Insekten der Kälte entkommen, indem sie sich unter der Frostgrenze eingraben. In einigen Teilen ihres Verbreitungsgebiets, z. B. in Wisconsin, kann das bedeuten, dass sie in einer Tiefe von mehr als fünf Fuß (etwa 1,5 Meter) unter der Oberfläche leben.

Das macht jedes Auftauchen für Wissenschaftler wichtig. Wenn ein Forscher, der eine Zebra- oder Papageientaucherart erforscht, genetische Proben nehmen will, muss er vielleicht lebensfeindliche Umgebungen oder gefährliche Reisen in Kauf nehmen, aber zumindest ist die Anwesenheit dieser Tiere in einem bestimmten Jahr fast garantiert. Das Gleiche gilt nicht für eine bestimmte Zikadenart. Sie sind zwar technisch gesehen vorhanden, aber zu tief unter der Erde, als dass man sie leicht finden und erreichen könnte, ohne den Tieren erheblichen Schaden zuzufügen. (Kasson sagte, er habe es versucht und sei dabei leer ausgegangen.)

Zikadenbruten überschneiden sich in der Regel nicht

Hinzu kommt, dass sich die Zikadenbruten in der Regel nicht überschneiden; es ist neun Jahre her, dass so etwas das letzte Mal stattfand. Und wenn sie sich zeitlich überschneiden, sind sie in der Regel räumlich verstreut, wobei das Auftreten mehrere Staaten voneinander entfernt ist. Das bedeutet, dass einige Fragen nur an bestimmten Orten und zu bestimmten Zeiten untersucht werden können, je nachdem, welche Bruten in diesem Jahr an Deck sind und welche Arten sie enthalten.

In diesem Jahr jedoch werden die Zikaden der Brut XIX und der Brut XIII direkt aneinander stoßen, vor allem in Illinois. Und hier wird es wissenschaftlich spannend. Kasson hofft, einen Zikaden-Parasiten namens Massospora untersuchen zu können. Wenn dieser faszinierende Pilz eine erwachsene Zikade infiziert, überflutet er das Insekt mit Amphetamin und Psilocybin, die beide das Verhalten des Insekts zu beeinflussen scheinen.

Ein Pilz infiziert Zikaden – die zeigen „hypersexuelle Verhaltensweisen“

Obwohl der Pilz das untere Drittel des Körpers eingenommen hat und das Abdomen und die Genitalien durch Pilzgewebe ersetzt wurden, scheint die Zikade keinen Schmerz zu empfinden. Stattdessen scheinen die infizierten Zikaden feiern zu wollen.

„Es gibt einige hypersexuelle Verhaltensweisen“, sagte Kasson. „Die Männchen geben vor, Weibchen zu sein, um andere gesunde Männchen dazu zu bringen, sich mit ihnen zu paaren. Und das ist wahrscheinlich eine Strategie des Pilzes, um die Zahl der Individuen zu erhöhen, die er infizieren kann. Der Parasit befällt in der Regel weniger als 5 Prozent einer bestimmten Zikadenpopulation. Aber wenn sie einmal infiziert sind, verteilen die kreideweißen Hinterteile ihre Sporen überall, wo sie hingehen.

Kasson versucht, genetische Untersuchungen durchzuführen, um mehr darüber zu erfahren, wie der Pilz in Tieren mit so ungewöhnlichen und unzusammenhängenden Lebenszyklen überlebt. In diesem Jahr wird er zum ersten Mal aktuelle Proben von einer 13-jährigen Brut sammeln können – in der Vergangenheit wurden alte, archivierte Exemplare verwendet –, was einige interessante Ergebnisse liefern könnte.

„Obwohl wir nur über begrenzte Daten verfügen, unterscheiden sich einige der DNA-Sequenzdaten der 13-jährigen Bruten etwas von denen der 17-jährigen Bruten, und ich frage mich, ob es tatsächlich einige genetische Unterschiede zwischen den Stämmen gibt“, sagte er. Die Forscher interessieren sich auch für den Pilz als Quelle für neue Medikamente, fügte Kasson hinzu. In China und bei den neuseeländischen Maori wird er als traditionelles Heilmittel gegen Entzündungen eingesetzt.

Zikadenbruten XIX und XIII überschneiden sich nur in wenigen Gebieten

Da sich Brut XIX und Brut XIII nur in wenigen Gebieten überschneiden, ist es unwahrscheinlich, dass an irgendeinem Ort doppelt so viele Zikaden wie üblich auftreten werden. (Bei mehreren Millionen Zikaden, die pro Quadratmeter entstehen, wäre eine Verdopplung der Anzahl schon sehr heftig.) Es ist auch unwahrscheinlich, dass die meisten Menschen einen Unterschied zwischen den Bruten in Gebieten bemerken, in denen die beiden nebeneinander liegen.

„Sie sehen identisch aus. Sie klingen identisch. Und genetisch sind sie auch ziemlich identisch“, sagt Chris Simon, Evolutionsbiologe an der Universität von Connecticut. Das ist jedoch nicht immer der Fall. Die Magicicada neotredecim zum Beispiel ist eine 13-jährige Zikade, die dieses Jahr als Teil der Brut XIX in Illinois auftauchen wird. Diese Art ist fast doppelt so groß wie Magicicada septendecula, die ebenfalls als Teil der Brut XIII etwas nördlicher in Illinois sowie in Iowa und Wisconsin auftauchen wird.

Für Wissenschaftler wie Simon liegt die eigentliche Chance in den weniger offensichtlichen Unterschieden. Sie möchte mehr darüber erfahren, wie Zikadenbruten die Jahre zählen, was sie durch die Sequenzierung ganzer Genome und die Suche nach Genen oder Gengruppen, die steuern, ob eine Zikade dem 13- oder 17-jährigen Zyklus folgt, zu verstehen versucht.

Verschiedene Bruten können ihre Gene miteinander austauschen

„Eines der interessantesten Dinge ist, dass wir dachten, die Jahresklassen oder Bruten seien reproduktiv isoliert, weil wir dachten, sie hätten einen exakten Lebenszyklus und die Erwachsenen würden sich nie sehen“, so Simon. „Aber es hat sich herausgestellt, dass er nicht exakt ist, und manchmal kommen sie vier Jahre früher oder vier Jahre später heraus. Das bedeutet, dass die verschiedenen Bruten immer noch Gene miteinander austauschen können, was wahrscheinlich die weitere Evolution der Art vorantreibt.

„Wenn 13- und 17-jährige Zikaden im selben Jahr herauskommen, kann man tatsächlich Hybridisierungsexperimente durchführen“, so Simon. Das letzte Mal hatte sie 2015 und davor 1998 die Gelegenheit, solche Versuche durchzuführen. Simon fügte hinzu, dass man davon ausgeht, dass die Ungenauigkeit der Zikadenzeitpunkte aufgrund des Klimawandels zunimmt, der die Wachstumsperiode der Nymphen unter der Erde verlängert. Ebenso kann sich der Klimawandel auf die Verbreitung der Zikaden auswirken, wie die Tatsache zeigt, dass sich Brut VI in den letzten Jahren in der Region Washington immer mehr ausbreitet, sagte sie.

Manchmal verwandeln sich 17-jährige Zikadenbruten im Laufe von Hunderttausenden von Jahren in 13-jährige Zikadenbruten. Andere Wissenschaftler wollen besser verstehen, wie sich Zikaden auf die Pflanzen auswirken, auf die sie Jagd machen, und wie sich Bäume gegen die Pflanzenfresser verteidigen. Einige Studien zeigen beispielsweise ein vermindertes Wachstum in den Jahresringen von Bäumen sowie geringere Erträge in Obstgärten, in denen Zikaden vorkommen.

Zikaden bieten auch ökologische Vorteile

Das Auftauchen der Zikaden hat jedoch auch ökologische Vorteile, denn sie bieten ein Sammelsurium an Proteinen für Raubtiere und liefern dank der Billionen von verwesenden Insektenkörpern auch mehr Phosphor und Stickstoff für die Pflanzenwelt. Einer Studie aus dem Jahr 2005 zufolge haben Kuckucke in den Jahren nach dem Auftreten der Zikaden mehr Nachwuchs, während andere Vogelarten, wie z. B. Krähen, vor dem Auftreten der Zikaden wegzufliegen scheinen, was ein weiteres ökologisches Rätsel darstellt.

Wenn Sie während des diesjährigen Auftretens der Zikaden unterwegs sind und Ihr Hund oder Kleinkind zufällig eine oder drei Zikaden verschluckt, machen Sie sich keine Sorgen, so Maureen Turcatel, Leiterin der Insektensammlung im Field Museum in Chicago. Zikaden können weder beißen noch stechen, und sie sind durchaus essbar. „Es wird laut sein“, sagte Turcatel, „aber besonders für die 13- und 17-jährigen Zikaden in Illinois wird es ein einmaliges Erlebnis sein.“

Wir testen zurzeit maschinelle Übersetzungen. Dieser Artikel wurde aus dem Englischen automatisiert ins Deutsche übersetzt.

Dieser Artikel war zuerst am 20. April 2024 in englischer Sprache bei der „Washingtonpost.com“ erschienen – im Zuge einer Kooperation steht er nun in Übersetzung auch den Lesern der IPPEN.MEDIA-Portale zur Verfügung.