17 साल भूमिगत रहने के बाद, सिकाडस के खरब इस वसंत में अपने कानों को अलग करने वाले गाने और कूड़े के पेड़ की चड्डी को अपनी भयानक पिघली हुई त्वचा के साथ बाहर निकालने के लिए उभरेंगे।
यह काफी अजीब है कि ब्रूड एक्स, जैसा कि सिकाडास का यह विशाल प्रवाह ज्ञात है, किसी तरह मिट्टी के नीचे लगभग दो दशकों के बाद एक ही समय में उभरने का प्रबंधन करता है। यहां तक कि निराई भी है कि खुद को शिकारियों से बचाने के लिए सिसकियां गणित का उपयोग कर सकती हैं – अच्छी तरह से, अधिकांश शिकारियों। कोई फर्क नहीं पड़ता कि ये सिकाड क्या करते हैं, वे अभी भी एक कवक के लिए अतिसंवेदनशील हैं जो उन्हें विघटित चूतड़ के साथ लाश में बदल देता है।
अगर यह बहुत कुछ, अच्छा लगता है … यह है। यह पता चलता है कि इस मई में आने वाली सिकाडों के उभरने से विकास, गणित और कुछ गंभीर रूप से घोर परजीवियों की कहानी है।
सिकाडा की कई प्रजातियां हैं, सभी जीवन चक्रों के साथ हैं जो आंशिक रूप से भूमिगत और आंशिक रूप से भूमिगत हैं। कुछ प्रजातियां हर साल निकलती हैं, अन्य हर कुछ वर्षों में। लेकिन फिर असली अजीबोगरीब की सात प्रजातियां हैं: आवधिक सिकाडस, जिनमें से सभी में 13 साल या 17 साल के उभरे हुए पैटर्न हैं। ये आवधिक सिकाडस एंटोमोलॉजिस्ट और गणितज्ञों की एक समान प्रजाति हैं, क्योंकि यह कोई संयोग नहीं हो सकता है कि 13 और 17 दोनों प्रमुख संख्याएं हैं।
बग गणित
आवधिक सिकाडास को रोमन अंकों द्वारा लेबल किए गए ब्रूड्स में वर्गीकृत किया जाता है, जिसके आधार पर वे उभरते हैं और उनके जीवन चक्र कितने समय तक हैं। कुछ अपेक्षाकृत छोटे क्षेत्रों में होते हैं। उदाहरण के लिए, ब्रूड I, हर 17 साल में वर्जीनिया और पश्चिम वर्जीनिया में आता है।
इस साल उभरने के लिए तैयार किया गया ब्रूड, एक बड़ी बात है। ब्रूड एक्स, जिसे “ग्रेट ईस्टर्न ब्रूड” के रूप में भी जाना जाता है, आखिरी बार 2004 में उभरा। इस ब्रूड के सदस्य कोलंबिया और 15 राज्यों के जिला में रहते हैं: डेलावेयर, जॉर्जिया, इलिनोइस, इंडियाना, केंटकी, मैरीलैंड, मिशिगन, न्यू जर्सी, न्यूयॉर्क। , उत्तरी कैरोलिना, ओहियो, पेंसिल्वेनिया, टेनेसी, वर्जीनिया और पश्चिम वर्जीनिया।
आवधिक सिकाडा जीवन चक्र पेड़ों में शुरू होता है। माता-पिता पेड़ की शाखाओं में अंडे देते हैं। युवा हैमच, फिर “कमांडो की तरह नीचे और जड़ों तक नीचे गिर गया,” यूनिवर्सिटी ऑफ व्योमिंग में एक एंटोमोलॉजिस्ट और डॉक्टरेट छात्र जो बैलेंगर ने कहा। वहाँ, वे पेड़ की छाल पर भोजन करते हैं “जब तक वे मूल रूप से वाहन चलाने के लिए पर्याप्त नहीं हैं।”
विचित्र रूप से बॉलर ने लाइव साइंस को बताया कि विचित्र रूप से, ब्रूडलिंग अलग-अलग दरों पर भूमिगत विकसित होते हैं। अगर एक व्यक्ति को एक दशक बाद सिकाडा अप्सराओं के लिए खुदाई करनी थी, तो ब्रूड भूमिगत हो जाने के बाद, वे विभिन्न आकारों और विकास के विभिन्न चरणों में अप्सराओं को खोज लेंगे। वर्ष 16 तक, हालांकि, सिकाडा अप्सरा के सभी एक ही चरण में होंगे। किसी तरह – और कोई नहीं जानता कि कैसे – सबसे तेज़ डेवलपर्स इंतजार करना जानते हैं, और सबसे धीमी गति पकड़ते हैं।
वर्ष 17 में, चीजें रोमांचक हो जाती हैं। जब मिट्टी 64 डिग्री फ़ारेनहाइट (17.8 डिग्री सेल्सियस) तक गर्म हो जाती है, तो सिकाडस धरती से बाहर निकल जाता है, पिघलता है और फिर चारों ओर देखभाल करता है, साथी की तलाश में। परिणाम शानदार है: पिघले हुए कारपेट, जो हर चीज से चिपके हुए हैं, हवा को चीरते हुए कॉल करते हैं, भद्दे उड़ते हुए कीड़े सीधे निर्दोष राहगीरों में उड़ते हैं। आयोवा में एक बच्चे के रूप में, बैलेन्जर ने एक बार एक हिरण को सिसकियों में ढंकते हुए सिर्फ इसलिए देखा क्योंकि कीड़े हर जगह थे और विशेष रूप से पिकी के बारे में नहीं जहां वे पले थे।
एक बार में उभरने वाले सिकदा की भारी संख्या सुरक्षात्मक है। यह एक रणनीति है जिसे शिकारी संतृप्ति कहा जाता है। मूल रूप से, पक्षियों और अन्य शिकारियों के रूप में वे चाहते हैं के रूप में कई cicadas नीचे दुपट्टा कर सकते हैं, और यह वास्तव में कोई फर्क नहीं पड़ता; बहुत सारे हैं कि कीड़े अभी भी बड़ी संख्या में प्रजनन कर पाएंगे।
एक लंबी पुनरावृत्ति अंतराल भी शिकारियों को उत्तेजित कर सकता है। उदाहरण के लिए, जंगली में सबसे पुराने रॉबिन्स आमतौर पर लगभग 5 या 6 साल पुराने हैं। इसका मतलब यह है कि एक 17 साल का सिकाडा उभरने से कुछ ऐसा होता है जैसे कोई दादी अपनी पोती के बारे में फिर से बता सकती है, लेकिन उन दादा-दादी ऐसी दावत को देखे बिना मर और मर सकते हैं।
दूसरे शब्दों में, सिकाडा विंडफॉल इतने दुर्लभ हैं कि रॉबिन वास्तव में उनका लाभ उठाने के लिए विकसित नहीं हो सकते हैं। अन्य शिकारियों के लिए भी यही सच है, जिसमें कुछ शिकारी ततैया भी शामिल हैं जो कि सिकाडों को पकड़ती हैं, उन्हें लकवा मारती हैं और उनके अंदर अपने अंडे देती हैं। ततैया केवल इतने सारे अंडे का उत्पादन करती है, बैलेंगर ने लाइव साइंस को बताया, और सिकाडा आपात स्थिति इतनी असामान्य है कि ततैया केवल उन वर्षों में अधिक अंडे का उत्पादन करने के लिए विकसित नहीं हो सकती है।
लेकिन 13 और 17 साल के सिकाडा आपात स्थिति की पुनरावृत्ति एक और भी गंभीर रणनीति हो सकती है। 13 और 17 दोनों अभाज्य संख्याएँ हैं, जिसका अर्थ है कि वे केवल 1 और स्वयं से विभाज्य हैं। इसका मतलब यह है कि आपात स्थिति शायद ही कभी कम अंतराल में होने वाली शिकारी आबादी चक्रों के साथ ओवरलैप करती है। उदाहरण के लिए, यदि सिकाडास हर 10 साल में उभरा, तो वे उन शिकारियों के लिए अतिसंवेदनशील होंगे जिनकी आबादी एक, दो, पांच या 10 साल के चक्र पर उफान मारती है। यदि वे हर 12 साल में बाहर आते हैं, तो वे किसी भी शिकारी के लिए एक, दो, तीन, चार, छह या 12 साल के चक्र पर एक स्वादिष्ट नाश्ता बना सकते हैं। तेरह साल, हालांकि? केवल एक और 13. वही 17 साल के चक्र के लिए जाता है।
टेनेसी में वेंडरबिल्ट यूनिवर्सिटी के एक जैविक गणितज्ञ ग्लेन वेब ने गणितीय मॉडलिंग किया है जो बताता है कि यदि आवधिक सिकाडों ने प्राइम-नंबर चक्र का उपयोग नहीं किया, तो वे नाटकीय रूप से संख्या में गिर जाएंगे या विलुप्त हो जाएंगे। जर्नल में 2001 के एक पेपर में असतत और सतत डायनामिकल सिस्टम, वेब ने 10 से 18 साल तक के चक्रों में जीवित रहने की तुलना की। तेरह- और 17 साल के चक्रों ने सबसे अच्छा प्रदर्शन किया, एक स्थिर आबादी की उपज। अन्य चक्र विकल्पों के कारण गिरावट आई, और 10-, 12- और 18-वर्षीय चक्रों ने नाटकीय जनसंख्या हानि या यहां तक कि विलुप्त होने का नेतृत्व किया।
हर कोई इस बात से सहमत नहीं है कि ये मॉडल सही हैं, वेब ने लाइव साइंस को बताया, लेकिन उनके गणित के अनुसार, हर दो से तीन साल में होने वाले शिकारी चक्रों से सिकाडा के अस्तित्व में बड़ा बदलाव आता है।
“यह एक विवाद है,” उन्होंने कहा। “और मुझे नहीं पता कि इसे कब सुलझाया जाएगा, क्योंकि प्रयोगों का संचालन करना या डेटा एकत्र करना आसान नहीं है।”
मनुष्यों को पछाड़ते हुए, फफूंद लगने से
चुनौती यह है कि आवधिक सिकाडास के लंबे जीवन चक्र मानव वैज्ञानिकों के जीवन के साथ नहीं हैं। अधिकांश डॉक्टरेट छात्र अपने कार्यक्रमों को समाप्त करने के समय तक 20 या 30 के दशक के अंत में होते हैं, और कई को पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ताओं के रूप में किसी और की प्रयोगशाला में काम करना चाहिए। एक सिकाडा-प्रेमी एंटोमोलॉजिस्ट समय-समय पर 40 साल का हो सकता है, जो कि समय-समय पर होने वाले cadaada अध्ययन में अपना स्वयं का अनुसंधान कार्यक्रम स्थापित करने के लिए मिलता है। बता दें कि 40 वर्षीय शोधकर्ता इस साल अपने पहले ब्रूड एक्स उद्भव का अध्ययन करते हैं। अगली बार जब वे कीड़े आएंगे तो वे 57 के आसपास होंगे ताकि वे अपना दूसरा राउंड डेटा एकत्र कर सकें … और फिर ड्रैट, 74 और संभवतः रिटायरमेंट में अच्छी तरह से। यह एक शेड्यूल नहीं है जो अकादमिकिया के प्रकाशित-या-पेरिश मॉडल में अच्छी तरह से काम करता है।
इस प्रकार, कई सिकाडा अध्ययन अप्रभावित पक्ष परियोजनाएं हैं, बॉलर ने कहा। “तथ्य यह है कि हम उनके बारे में बहुत कुछ नहीं जान सकते हैं, बहुत सारे रहस्य बनाते हैं,” उन्होंने कहा।
इसलिए हो सकता है कि सिकदास खुद को बचाने के लिए प्राइम नंबर का इस्तेमाल करते हैं, या शायद वे ऐसा नहीं करते। लेकिन एक शिकारी है कि वे निश्चित रूप से गणित के साथ आगे नहीं निकलते हैं: मासोस्पोरा नामक कवक का एक समूह।
मासोस्पोरा वास्तव में डरावना हैं। फफूंदी के संक्रमित चक्रों से बीजाणुओं को आराम मिलता है क्योंकि वे शुरुआती वसंत में मिट्टी से बाहर निकल जाते हैं। संक्रमित सिकाड्स पहले सामान्य दिखते हैं, लेकिन कवक जल्द ही अपनी पीठ के छोरों को उपनिवेशित करता है, इसे बीजाणुओं के एक समूह (इस प्रकार नाम) में बदल देता है। हालांकि, वेस्ट वर्जीनिया यूनिवर्सिटी के पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता ब्रायन लवेट ने कहा कि कीटों का नाश नहीं होता है। इसके बजाय, वे जहां कहीं भी जाते हैं, नए स्थानों को गिराते हुए घूमते रहते हैं।
लवेट ने लाइव साइंस को बताया, “हम उन्हें अपनी लैब में मौत के लिए उड़ान भरने वाले लवण के रूप में वर्णित करेंगे।”
कवक संक्रमित साइनाडस को कैथिनोन नामक एम्फ़ैटेमिन के साथ खुराक देता है, जो खत के पौधे में भी पाया जाता है। यह यौगिक संभवतः कवक द्वारा ही बनाया गया है (हालांकि शोधकर्ता यह सुनिश्चित नहीं कर रहे हैं कि यदि कवक पदार्थ बनाने के लिए सिकाडस को प्रेरित कर सकता है) और लगता है कि कीड़े चारों ओर से काटते रहने के लिए पर्याप्त रूप से काटते रहें। नर सिकाडास पर कवक का एक विचित्र प्रभाव भी होता है जो इसे संक्रमित करता है: चारों ओर उड़ने और साथी के लिए कॉल करने के बजाय, पुरुष सिकाडास मादाओं की तरह काम करना शुरू कर देता है, अपने पंखों को इस तरह से हिलाता है जो इंगित करता है कि वे एक कामुक नर के ग्रहणशील हैं।
“चूंकि शरीर का पिछला आधा हिस्सा बीजाणुओं से संक्रमित हो गया है, बजाय सिसकियों के साथ संभोग [the approaching males] फंगस से संक्रमित हो जाओ, “लवेट ने कहा।
यह संभव है कि कवक एक यौगिक का उत्पादन करता है जो इस महिला व्यवहार पर स्विच करता है, लवेट ने कहा। यह भी संभव है कि यह पुरुष के प्रजनन अंगों के विघटन का सिर्फ एक साइड इफेक्ट है जो फंगस को भी फायदा पहुंचाता है।
मस्सोस्पोरा न केवल समय-समय पर होने वाले सिकदास को संक्रमित करता है; उन्हें वार्षिक सिसकियाँ भी पसंद हैं। इसका मतलब है कि वे 13- या 17 साल के चक्रों से निराश नहीं हैं। इन विशाल सिकाडा जनसंख्या धक्कों कवक के लिए एक वरदान है, लवेट ने कहा, और सिकाडा आबादी का एक महत्वपूर्ण अनुपात संभवतः मौसम के अंत तक संक्रमित है। हालांकि, शिकारी संतृप्ति अभी भी रखती है। बीजाणु की तुलना में बहुत अधिक सिकाड हैं संभवतः संभोग के मौसम से पहले संक्रमित कर सकते हैं कि समग्र सिकाडा संख्या मजबूत बनी रहे।
लवेट और उनके सहकर्मी आनुवांशिक रूप से अनुक्रमण करते हुए मस्सोस्पोरा प्रजाति पर काम कर रहे हैं यह समझने के लिए कि वे कैसे संबंधित हैं और उनके सिकाडा होस्ट के साथ सह-विकास कैसे किया गया है। वे यह भी पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि क्या और कैसे कवक एम्फ़ैटेमिन का उत्पादन करता है और पुरुष सिकाड में व्यवहार में परिवर्तन होता है। क्योंकि कवक आसानी से प्रत्येक वर्ष उभरने वाले सिकाडास को संक्रमित करता है, इन सवालों की जांच करना आसान है। दूसरी ओर, ब्रूड एक्स भविष्य में अपने रहस्यों को अच्छी तरह से पकड़ सकता है।
“मुझे लगता है कि सवाल अब से 100 साल बाद का होगा,” वेब ने कहा।
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।
