Cigarras periódicas Magicicada: a rara emergência conjunta de 2024

Na sequência do recente eclipse solar na América do Norte, aproxima-se outro acontecimento natural histórico. Entre o final de abril e junho de 2024, a maior ninhada de cigarras de ciclo de 13 anos, conhecida como Ninhada XIX, surgirá em simultâneo com uma ninhada do Centro-Oeste de cigarras de ciclo de 17 anos, a Ninhada XIII.

O fenómeno abrangerá 17 estados, estendendo-se de Maryland, a oeste, até ao Iowa e, para sul, até ao Arkansas, Alabama, norte da Geórgia, Carolinas, Virgínia e Maryland. Uma emergência conjunta destas duas ninhadas específicas, com ciclos de vida distintos, ocorre apenas uma vez a cada 221 anos. A última vez que estes dois grupos apareceram ao mesmo tempo foi em 1803, quando Thomas Jefferson era presidente.

Durante cerca de quatro semanas, zonas florestais dispersas e áreas suburbanas serão preenchidas pelos característicos chamamentos de acasalamento das cigarras, feitos de assobios, zumbidos e chilreios. Depois de acasalarem, as fêmeas depositam centenas de ovos em ramos de árvores com a espessura de um lápis. Em seguida, as cigarras adultas morrem. Quando os ovos eclodem, as novas ninfas caem das árvores e enterram-se novamente no solo, dando início a mais um ciclo.

Existem possivelmente entre 3.000 e 5.000 espécies de cigarras no mundo, mas as cigarras periódicas de 13 e 17 anos do leste dos Estados Unidos parecem ser as únicas a conjugar um longo desenvolvimento juvenil subterrâneo com emergências adultas sincronizadas e em massa. Conhecem-se outras duas cigarras periódicas no mundo, uma no nordeste da Índia e outra nas Fiji, mas os seus ciclos de vida duram apenas quatro e oito anos, respetivamente.

As cigarras periódicas suscitam muitas dúvidas, tanto entre entomólogos como junto do público. O que fazem debaixo da terra durante 13 ou 17 anos? Porque são os seus ciclos de vida tão longos? Porque estão sincronizadas? As duas ninhadas que surgem nesta primavera irão interagir? De que forma podem os cientistas-cidadãos ajudar a registar esta emergência? E estará as alterações climáticas a afetar esta maravilha do mundo dos insetos?

Estudamos as cigarras periódicas para compreender questões relacionadas com biodiversidade, biogeografia, comportamento e ecologia - a evolução, a história natural e a distribuição geográfica da vida. Não é por acaso que o nome científico das cigarras periódicas de 13 e 17 anos é Magicicada, uma abreviatura de “cigarra mágica”.

Visitantes ancestrais

Enquanto espécies, as cigarras periódicas são mais antigas do que as florestas onde vivem. Análises moleculares revelaram que, há cerca de 4 milhões de anos, o ancestral das atuais espécies de Magicicada se dividiu em duas linhagens. Aproximadamente 1,5 milhões de anos mais tarde, uma dessas linhagens voltou a dividir-se. As três linhagens resultantes constituem a base dos grupos modernos de espécies de cigarras periódicas: Decim, Cassini e Decula.

Os primeiros colonos americanos encontraram cigarras periódicas pela primeira vez no Massachusetts. O aparecimento súbito de tantos insetos fez-lhes lembrar as pragas bíblicas de gafanhotos, que são um tipo de saltão. Foi assim que a designação de “gafanhoto” passou a ser incorretamente associada às cigarras na América do Norte.

No século XIX, entomólogos de renome, como Benjamin Walsh, C.V. Riley e Charles Marlatt, desvendaram a surpreendente biologia das cigarras periódicas. Demonstraram que, ao contrário dos gafanhotos ou de outros saltões, as cigarras não mastigam folhas, não devastam culturas nem voam em enxames.

Em vez disso, estes insetos passam a maior parte da vida fora de vista, crescendo no subsolo e alimentando-se de raízes de plantas enquanto atravessam cinco fases juvenis. As suas emergências sincronizadas são previsíveis e obedecem a um calendário rigoroso de 17 anos no Norte e de 13 anos no Sul e no vale do Mississippi. Existem várias classes anuais regionais, designadas ninhadas.

Cada cor deste mapa representa uma ninhada de cigarras de 13 ou 17 anos, identificada por investigadores da Universidade do Connecticut que observam coros ativos de cigarras. As ninhadas XIII (castanho) e XIX (laranja) emergirão em 2024. Clique em qualquer ponto para saber a que ninhada pertence. Fonte: Universidade do Connecticut, utilizada com autorização.

Cigarras periódicas Magicicada em perfeita sintonia

O traço central da biologia das Magicicada é a emergência sincronizada destes insetos em números enormes - até cerca de 3,7 milhões por hectare. Isto aumenta a probabilidade de cumprirem a sua principal missão à superfície: encontrar parceiros.

As emergências densas proporcionam também uma defesa que os cientistas designam por saciação dos predadores, ou segurança nos números. Qualquer predador que se alimente de cigarras, seja uma raposa, esquilo, morcego ou ave, ficará saciado muito antes de consumir todos os insetos presentes na zona, deixando muitos sobreviventes.

Embora as cigarras periódicas surjam, em grande medida, de acordo com o calendário, a cada 17 ou 13 anos, é frequente que um pequeno grupo apareça quatro anos antes ou quatro anos depois. As cigarras que emergem antecipadamente podem ser indivíduos de crescimento mais rápido, com acesso abundante a alimento; as mais tardias podem ter sobrevivido com menos recursos.

Quando as condições de crescimento se alteram ao longo do tempo, como acontece atualmente com o aquecimento climático, torna-se importante conseguir fazer esta mudança no ciclo de vida e emergir quatro anos mais cedo, em períodos favoráveis, ou quatro anos mais tarde, em épocas mais difíceis. Se uma fase súbita de calor ou frio levar um grande número de cigarras a sair do calendário por quatro anos, os insetos podem surgir em quantidade suficiente para saciar os predadores e passar para um novo calendário.

As alterações climáticas vão alterar os relógios das Magicicada?

À medida que os glaciares recuaram do território que hoje corresponde aos Estados Unidos, há cerca de 10.000 a 20.000 anos, as cigarras periódicas ocuparam as florestas orientais. Mudanças temporárias do ciclo de vida em diversos locais criaram um mosaico complexo de ninhadas.

Atualmente, existem 12 ninhadas de cigarras periódicas de 17 anos nas florestas caducifólias do nordeste, onde as árvores perdem as folhas no inverno. Estes grupos são numerados sequencialmente e encaixam-se como um enorme puzzle. No Sudeste e no vale do Mississippi, há três ninhadas de cigarras de 13 anos.

Como as cigarras periódicas são sensíveis ao clima, os padrões das suas ninhadas e espécies refletem alterações climáticas. Por exemplo, dados genéticos e de outro tipo obtidos no nosso trabalho indicam que a espécie de 13 anos Magicicada neotredecim, presente no alto vale do Mississippi, se formou durante um período interglacial anterior, há cerca de 200.000 anos.

Com o aquecimento do ambiente, as cigarras de 17 anos da região emergiram sucessivamente, geração após geração, após 13 anos no subsolo. Acabaram por adotar de forma permanente um ciclo de 13 anos.

Contudo, não é claro se as cigarras conseguem continuar a evoluir tão depressa como os seres humanos estão a modificar o ambiente. Embora as cigarras periódicas prefiram as margens das florestas e prosperem em zonas suburbanas, não sobrevivem à desflorestação nem se reproduzem com sucesso em áreas sem árvores.

De facto, algumas ninhadas já foram extintas. No final do século XIX, uma ninhada, a XXI, desapareceu do norte da Florida e da Geórgia. Outra, a XI, está extinta no nordeste do Connecticut desde cerca de 1954, e uma terceira, a VII, no interior do estado de Nova Iorque, passou de oito condados para apenas um desde que o seu mapeamento começou, em meados do século XIX.

As alterações climáticas poderão também produzir efeitos mais vastos. À medida que o clima dos Estados Unidos aquece, épocas de crescimento mais longas podem aumentar a disponibilidade de alimento. Eventualmente, isto poderá transformar mais cigarras de 17 anos em cigarras de 13 anos, tal como o aquecimento anterior alterou a Magicicada neotredecim.

Ocorreram emergências precoces em 2017, em Cincinnati e na área metropolitana Baltimore-Washington, bem como em 1969, 2003 e 2020 na área metropolitana de Chicago, com mais indivíduos a participar em gerações sucessivas. Colocamos a hipótese de este fenómeno se dever ao aquecimento climático.

Em 2024, a Ninhada XIII, de 17 anos, emergirá numa área geograficamente adjacente à da Ninhada XIX, de 13 anos. Contudo, ao contrário do que indicaram algumas notícias recentes, não haverá sobreposição. Sabemo-lo porque mapeámos estas ninhadas em gerações anteriores, quando emergiram separadamente. Na zona de adjacência, não conseguimos distinguir as duas ninhadas: são idênticas no aspeto, no canto e na genética.

Os investigadores precisam de informação detalhada e de elevada qualidade para acompanhar, ao longo do tempo, a distribuição das cigarras. Os cientistas-cidadãos são fundamentais neste esforço, uma vez que as populações de cigarras periódicas são tão grandes e as emergências dos adultos duram apenas algumas semanas.

Os voluntários que pretendam ajudar a documentar a emergência de 2024 podem descarregar a aplicação móvel Cicada Safari, enviar fotografias e acompanhar a nossa investigação em tempo real em www.cicadas.uconn.edu. Será difícil ignorar as cigarras se estiverem na sua zona, por isso porque não aprender a apreciá-las e divertir-se?

Esta é uma versão atualizada de um artigo publicado originalmente em 12 de março de 2021.

John Cooley, professor auxiliar de Ecologia e Biologia Evolutiva, Universidade do Connecticut, e Chris Simon, cientista sénior de investigação em Ecologia e Biologia Evolutiva, Universidade do Connecticut

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.