2013-05-29

Subject: Insectos de vida longa colocam quebra-cabeças importantes

 

Insectos de vida longa colocam quebra-cabeças importantes

 

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@ Nature/Gerry Broome/AP Photo

Desde a semana passada que John Cooley, biólogo evolutivo na Universidade do Connecticut em Storrs, tem andado pelas estradas a mapear as populações de cigarras periódicas (Magicicada). 

Estes insectos ruidosos de olhos vermelhos passaram os últimos 17 anos a amadurecer no subsolo, emergindo este mês aos biliões para algumas semanas de cantorias e sexo antes de morrerem. Por isso, tal como um outro punhado de investigadores de cigarras em acção desde a Carolina do Norte a Nova Iorque, Cooley sabe que tem que trabalhar depressa: “O tempo é o verdadeiro inimigo aqui, tanto para as cigarras como para os investigadores. Se perdermos uma oportunidade, teremos um buraco no nosso mapa e teremos que esperar outros 17 anos para o preencher."

O género de insectos com o maior ciclo de vida conhecido, o Magicicada tem vindo a confundir os cientistas desde há séculos. Em 1665, o primeiro volume da Philosophical Transactions of the Royal Society incluiu um relatório de Nova Inglaterra relativo a “enxames de estranhos insectos e as perturbações por eles causadas". Charles Darwin também se intrigou com elas e, mesmo agora, os entomólogos estão a tentar compreender de que forma este peculiar ciclo de vida evoluiu, como contam os anos debaixo da terra e como sincronizam os seus calendários. “São um dos grandes mistérios ecológicos que restam", diz Walt Koenig, ecologista comportamental no Laboratório de Ornitologia da Universidade de Cornell em Ithaca, Nova Iorque.

São um mistério e uma raridade entomológica. Das milhares de espécies de cigarras conhecidas por todo o mundo, apenas as sete espécies do género Magicicada, que vivem no centro e leste dos Estados Unidos, desenvolveram estes ciclos de vida prolongados e sincronizados. No extremo sul do seu alcance, as populações de Magicicada dividiram-se em três espécies mistas cujas hordas emergem a cada 13 anos, enquanto na região norte, 12 hordas seguem ciclos de 17 anos. Os animais deste ano pertence à horda II, um dos grupos maiores de 17 anos e o que emerge em grandes zonas metropolitanas da costa leste.

Desde a sua última aparição em 1996, as cigarras da horda II cresceram através de cinco estádios larvais no subsolo, onde sobreviveram sugando seiva da raiz das árvores. Com o tempo ameno deste mês, as ninfas começaram a sair da terra antes de fazer uma última muda e voarem. 

Alcançando densidades de até 350 indivíduos por metro quadrado em zonas arborizadas, as cigarras podem cantar a mais de 95 dB, alto o suficiente para causar dano à audição humana, quando os machos cortejam as fêmeas. Após o acasalamento, as fêmeas cortam ramos para colocar os ovos e, após seis a dez semanas de incubação, o solo ficará coberto com os cadáveres dos progenitores. As novas gerações de ninfas cairão para o chão, enterrar-se-ão e lá permanecerão até 2030.

Geralmente os biólogos concordam que a emergência sincronizada das cigarras periódicas deixa os potenciais predadores totalmente assoberbados, permitindo a alguns dos relativamente indefesos insectos reproduzirem-se. Alguns investigadores propuseram que as cigarras desenvolveram ciclos de vida em redor de números primos de anos porque esse arranjo limita as probabilidades de os predadores se sincronizarem com as cigarras mas estas ideias não respondem à questão de porque as gerações duram exactamente 13 ou 17 anos.

Koenig sugere que a resposta pode envolver interacções com aves. Ele e Andrew Liebhold, do Serviço Florestal americano em Morgantown, West Virginia, analisaram 45 anos de dados do North American Breeding Bird Survey e descobriram que as populações de aves tendem a diminuir durante os anos em que as cigarras periódicas emergem. 

As aves alimentam-se de cigarras, logo Koenig esperava encontrar um padrão exactamente oposto. Ele propõe que as massas de cigarras desencadeiam alterações a longo prazo na floresta que conduzem ao colapso das populações de aves após 13 ou 17 anos. O mecanismo permanece um mistério mas Koenig salienta que um factor pode ser a inundação de cigarras mortas, cujos cadáveres contêm 10% de azoto. A mortandade lança um jacto de fertilizante para floresta que realça temporariamente o crescimento vegetal mas pode posteriormente conduzir a condições desfavoráveis para as aves. “É uma hipótese bastante esquisita", admite ele.

 

Para sincronizar a sua emergência, as ninfas têm que, de alguma forma, saber há quanto tempo estão enterradas. Gene Kritsky, entomólogo na Faculdade de Mount St. Joseph em Cincinnati, Ohio, diz que as ninfas parecem contar o número de vezes que as árvores ganham folhas na Primavera. Em 2007, algumas cigarras da hora XIV emergiram um ano mais cedo, após um forte degelo invernal em que as árvores produziram folhas, perderam-nas e voltaram a produzir novas na Primavera seguinte. Mas ainda ninguém propôs um mecanismo para a forma como as cigarras 'se lembram' do número de anos desde que emergiram pela última vez.

Os investigadores estão a fazer mais progressos na sondagem dos mecanismos biológicos que permitiram às cigarras mudar o seu ciclo de vida. Numa análise de marcadores de DNA publicada este ano, uma equipa que incluía Cooley desenvolveu uma árvore filogenética para o género Magicicada e descobriu os principais grupos de espécies se tinham repetidamente dividido em coortes de 13 e 17 anos. Os investigadores sugerem que essas divisões se explicam por um mecanismo comum a todas as espécies.

Chris Simon, co-autora e bióloga evolutiva na Universidade do Connecticut, planeia seguir esses resultados com vários estudos genéticos, incluindo sequenciação de transcrições de RNA de genes activos em diferentes etapas do ciclo de vida da cigarra. Ela está particularmente interessada em sondar a tendência ocasional das cigarras periódicas para emergir 4 anos mais cedo ou mais tarde. Estas despistadas são presa fácil logo raramente sobrevivem mas Simon e outros sugerem que erros de temporização como esse podem ter originado novas hordas no passado. “É uma forma de especiação instantânea", diz ela. “Esta capacidade de saltar através do tempo é algo que não tem sido observado noutros organismos."

Um exemplo desta capacidade de viajar no tempo pode estar a acontecer agora no norte e centro de Cincinnati, pelo menos a 500 Km do território da horda II. Kritsky documentou o aparecimento de milhares de cigarras na semana passada num local onde encontrou algumas despistadas em 2000, quatro anos antes de a cidade ter sido inundada com as esperadas cigarras da horda X com ciclo de 17 anos.

A chegada das cigarras no mesmo local este ano pode significar que uma alteração ambiental, como o aquecimento global, está a faze-las emergir mais cedo ou que um factor genético levou alguns membros da horda X de 17 anos a mudar para um ciclo de 13 anos, diz Kritsky. Ele terá que esperar 4 anos para ver se algumas das despistadas de 2000 reverteram para o seu calendário de 17 anos, enquanto o grosso da horda X só chegará em 2021.

Por essa altura Kritsky terá 68 anos. As longas gerações das cigarras periódicas tornam difícil o seu estudo, diz ele. “Seria de esperar que já soubéssemos mutas respostas mas não. Muito poucos investigadores assistiram a cinco gerações.”

 

 

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