حشره عجیبی که ریاضیات را متوجه می‌شود

به گزارش سلام نو به نقل از برنا، درحال‌حاضر پدیده‌ای جادویی در مناطق وسیعی از شرق ایالات متحده در جریان است: اکنون شاهد فوران تریلیون‌ها جیرجیرک دشتی درون خاک هستیم که ۱۳ تا ۱۷ سال زیر زمین رشد می‌کنند و منتظر این لحظه هستند تا همراه با یکدیگر از زمین خارج شوند.

این فوران خاص از زندگی، فوق‌العاده نادر است. دو گروه از جیرجیرک‌های دشتی که درحال ظهور هستند، به Brood XIX و Brood XIII معروف هستند و هر ۲۲۱ سال یکبار همراه با یکدیگر ظاهر می‌شوند.

Brood XIX جیرجیرک‌های دشتی ۱۳ ساله هستند و در جنوب ایلینوی، میسوری و بخش‌هایی از جنوب شرقی ایالات متحده ظاهر می‌شوند، درحالی‌که Brood XIII جیرجیرک‌های دشتی ۱۷ ساله‌ای هستند که در شمال و حومه ایلینوی زندگی می‌کنند.

این امر موجب می‌شود چنین رخدادی، یعنی جمع‌شدن و ظهور ناگهانی جیرجیرک‌های دشتی از یک خورشیدگرفتگی کامل در امریکای شمالی نیز نادرتر به نظر برسد.

جیرجیرک‌های دشتی درواقع حشراتی دیدنی هستند. اگرچه آن‌ها در میان حشرات مغز ریزی دارند، اما می‌توانند دما را حس کنند و میزان آن را بسنجند. جیرجیرک‌های دشتی نر، صداهای بلندی ایجاد می‌کنند، به‌قدری که می‌تواند به شنوایی انسان آسیب برساند.

آن‌ها تنها ظرف مدت چند هفته کل اکوسیستم جنگلی را دگرگون می‌کنند. بنابراین، بله علی‌رغم آنکه آن‌ها ممکن است به‌طرز ناخوشایندی صدای بلندی داشته باشند، یک شگفتی زیست‌محیطی محسوب می‌شوند و ارزش این را دارد که با هشت واقعیت باورنکردنی درباره جیرجیرک‌های دشتی آشنا شوید:

۱-جیرجیرک‌های دشتی سال‌ها را می‌شمارند و احتمالا از جریان شیره درخت استفاده می‌کنند

شرق آمریکای شمالی تنها جایی در جهان است که در آن جیرجیرک‌های دشتی دوره‌ای پیدا می‌شوند، گروه‌هایی از جیرجیرک‌های دشتی که هر ۱۳ یا ۱۷ سال یکبار بسته به نسل یا گروه از زمین بیرون می‌آیند. انواع قدری متفاوت از جیرجیرک‌های دشتی که با نام جیرجیرک یک ساله شناخته می‌شوند، هر تابستان ظاهر می‌شوند و پراکنشی جهانی دارند.

در تمام آن سال‌ها، جیرجیرک‌های دشتی دوره‌ای، چندین سانتی‌متر یا مقداری بیش‌تر زیر خاک هستند و با دهانی نی‌مانند، شیره‌ ریشه‌های گیاهان را می‌مکند، سپس در همان زمان و در همان سال مناسب، همه آن‌ها همراه با یکدیگر ظاهر می‌شوند. این کار مهمی است؛ زیرا فوران ناگهانی آنها از روی زمین، یکباره شکارچیان‌شان که شامل پرندگان، سنجاب‌ها و سگ‌ها می‌شوند، تحت‌تاثیر قرار می‌دهد.

در آن لحظه، جیرجیرک‌های دشتی زیادی برای خوردن وجود خواهند داشت. بنابراین، تعداد زیادی از آن‌ها زنده ماندند و به همین خاطر، نسل بعدی‌شان ادامه خواهد یافت. شاید بپرسید جیرجیرک‌های دشتی چگونه می‌توانند چنین شیرین‌کاری زمان‌بندی‌شده‌ای را انجام بدهند؟ کلید پاسخ به این نکته در شیره ریشه معروف به مایه آوند چوبی است و زمانی که جیرجیرک دشتی زیر زمین است، از آن می‌نوشد.

در طول سال، همانطور که درختان رشد می‌کنند و در طول فصول برگ‌ها ریخته می‌شوند، جریان و ترکیب آن مایع تغییر می‌کند و مانند یک ساعت داخلی عمل می‌کند، درنتیجه جیرجیرک دشتی احتمالا می‌تواند آن تغییرات را برای پیگیری سال‌ها تشخیص بدهد.

حشرات از توانایی خود برای تشخیص دمای خاک استفاده می‌کنند تا بدانند چه زمانی باید در سال ظاهر شوند. به‌طورمعمول، این زمانی است که دمای خاک به حدود ۱۷ درجه سانتی‌گراد می‌رسد.

۲-گاهی ساعت آن‌ها به دلیل تغییرات آب و هوایی خراب می‌شود

مشخص نیست چرا جیرجیرک‌های دشتی هر ۱۳ یا ۱۷ سال یکبار بیرون می‌آیند، اما دانشمندان گمانه‌زنی می‌کنند که بیرون‌آمدن در چنین سرعت غیرمعمولی، پیش‌بینی ظهور آن‌ها را برای شکارچیان جنگلی دشوارتر می‌کند. پرندگان و سایر حیواناتی نیز که جیرجیرک‌های دشتی را می‌خورند، معمولا بیش از یکبار فوران آن حشره را در طول زندگی‌شان تجربه نمی‌کنند.

«جان لیل»، زیست‌شناس دانشگاه جورج واشنگتن که روی جیرجیرک‌های دشتی مطالعه می‌کند، می‌گوید: «توانایی شکارچیان برای ردیابی ظهور جیرجیرک‌های دشتی تقریبا غیرممکن است». بااین‌وجود، گاهی به نظر می‌رسد جیرجیرک‌های دوره‌ای ریاضیات خود را اشتباه می‌گیرند. برخی از آن‌ها در ۹ سالگی از زمین خارج و برخی دیگر در ۲۱ سالگی ظاهر می‌شوند.

احتمالا این موضوع به اندازه آن‌ها مرتبط است: اگر جیرجیرک‌های دشتی جوان، سریع‌تر از حد معمول رشد کنند، ممکن است چهار سال زودتر رشد کنند، درحالی‌که اگر رشد آن‌ها کندتر باشد، ممکن است چهار سال دیگر صبر کنند تا ظاهر شوند. دلیل اینکه آن‌ها فواصل چهار ساله را انتخاب می‌کنند، یک راز است. موردی جادویی درمورد چهار سال و فواصل چهار ساله وجود دارد که دانشمندان هنوز علت آن را کشف نکرده‌اند.

از آنجا که تغییرات آب و هوایی، دوره رشد درختان را در مناطق معتدل افزایش می‌دهد، ممکن است موجب رشد سریع‌تر جیرجیرک‌های شدتی شود و به‌طور بالقوه برخی از جیرجیرک‌های ۱۷ ساله را به جیرجیرک‌های ۱۳ ساله تبدیل کند.

۳-فوران جیرجیرک‌های فعلی، توجه زیادی را به خود جلب می‌کند، اما دو مورد از آن‌ها وجود دارند، مورد دوم تا حد زیادی ناشناخته می‌ماند.

اکنون ظهور جیرجیرک‌های دشتی بزرگ در مناطق گرم‌تر جنوب شرقی ایالات متحده آغاز شده است. این زمانی است که میلیاردها حشره از زمین خارج می‌شوند. جیرجیرک‌های دشتی روی گیاهان پوست‌اندازی و جفت‌گیری می‌کنند، تخم می‌گذارند و می‌میرند، اما این پایان کار نیست. جیرجیرک‌های نوزاد از شکاف‌های شاخه‌های درخت بیرون می‌آیند و دوباره جنگل را پر از حشره می‌کنند.

نوزادان سفیدرنگ، تنها چند میلی‌متر طول دارند. آن‌ها پس از بیرون‌آمدن از تخم می‌پرند و مانند دانه‌های برف روی زمین شناور می‌شوند، سپس درون زمین می‌روند تا مورچه و دیگر شکارچیان جنگلی که منتظر هستند، نتوانند آنها را بخورند.

تعداد کمی از دانشمندان این ظهور دوم را مطالعه کرده‌اند. اکنون برخی از محققان درحال بررسی این موضوع هستند که چگونه این به اصطلاح انفجار و فوران ظهور نوزادان جیرجیرک‌های دشتی ممکن است روی طیف وسیعی از خدماتی که مورچه‌ها ارائه می‌کنند، از پخش دانه‌ها گرفته تا محافظت از شته‌ها (و مکیدن عسلک* شیرین از انتهای آنها) تأثیر بگذارد.

۴-جیرجیرک دشتی در مخفی‌شدن از دست شکارچیان قابلیت‌های زیادی ندارند

در طول ظهور جیرجیرک دشتی، جنگل مملو از هرج‌ومرج است. همه چیز از پرندگان بزرگ و کوچک گرفته تا مارمولک‌ها و سنجاب‌ها، این حشرات را در دهان خود فرو می‌برند. برای حیوانات آن لحظه به معنای فرارسیدن زمان برگزاری یک جشن باورنکردنی و منحصربه‌فرد است.

این یک تعطیلات غذایی در دنیای حیوانات محسوب می‌شود که ما انسان‌ها نمی‌توانیم با آن رقابت کنیم! اگرچه این موضوع برای حیوانات گرسنه رخدادی عالی است، برای جیرجیرک‌های دشتی خوب نیست. آن‌ها پر سروصدا هستند که موجب می‌شود مکان‌یابی‌شان آسان‌تر شود.

همچنین، آن‌ها چشمان قرمز روشنی دارند که موجب می‌شود در دید شکارچیان قرار بگیرند، به‌علاوه آنها هیچ دفاعی نه نیش و نه زهری ندارند. آنها حتی پرواز کنندگان خوبی نیز نیستند.

نکته جالب‌توجه این است که جیرجیرک‌های دشتی در دفاع از خود در برابر شکارچیان بسیار بهتر از جیرجیرک‌های دوره‌ای هستند. جیرجیرک‌های سالانه بزرگتر هستند، به‌خوبی استتار می‌کنند و پروازهای بهتری دارند. این موضوع به تفاوت در استراتژی اشاره دارد: جیرجیرک‌های دوره‌ای از نظر تعداد به دفاع تکیه می‌کنند، درحالی‌که جیرجیرک‌های دشتی، سالانه سیستم‌های اجتناب از شکارچیان را در اشکال بیشتری توسعه داده‌اند.

۵-کل اکوسیستم را اصطلاحا دوباره سیم‌کشی می‌کنند

اگرچه جیرجیرک‌های دشتی دوره‌ای، صرفا برای چندین هفته ظاهر می‌شوند، اما حضور دسته‌جمعی‌شان روی زمین شبکه‌های غذایی جنگل را به کلی تغییر می‌دهند. برای مثال، پرندگان در طول فوران جیرجیرک‌های دشتی به‌ اندازه کافی از آن حشرات برای خوردن دارند.

نتیجه مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۵ میلادی نشان داد که فوران جرجیرک‌های دشتی با افزایش جمعیت در تعدادی از گونه‌ها ازجمله دارکوب‌های سر سرخ مرتبط است. «والت کونیگ»، پرنده‌شناس در دانشگاه کرنل و نویسنده اصلی مقاله مرتبط با آن پژوهش می‌گوید: «به‌دنبال موارد ظهور جیرجیرک‌های دشتی، جمعیت تعداد زیادی از پرندگان شکارچی افزایش می‌یابد. درواقع، پرندگان به‌قدری جیرجیرک دشتی می‌خورند که کرم‌های پیله‌ساز (کاترپیلار) بسیار کم‌تر مصرف می‌شوند. این بدان معنا است که کرم‌های پیله‌ساز از تهدید دائمی مواجه‌شدن با حمله دست‌کم از طرف پرندگان، برای مدتی مصون باقی می‌مانند».

این اثر مرتبط با کرم پیله‌ساز، در طول ظهور جیرجیرک‌های دشتی Brood X، در سال ۲۰۲۱ میلادی اندازه‌گیری شد. پژوهشگران جنگل‌های مریلند را با کرم‌های جعلی ساخته‌شده از خاک رس پر کردند. آنها سپس بررسی کردند که پرندگان به چه میزان سعی کردند آن کرم‌ها را بخورند.

نتیجه مطالعه که در سال ۲۰۲۳ منتشر شد، نشان داد در ماه مه، زمانی که Brood X درحال ظهور بود، شکار کرم‌های پیله‌ساز به شکل قابل‌توجهی از حدود ۳۰درصد در یک سال معمول به زیر ۱۰درصد در زمان ظهور جیرجیرک‌های دشتی کاهش یافت. همچنین مشخص شد، تعداد کرم‌های پیله‌ساز در جنگل‌های بررسی‌شده، نسبت به دو سال پیش از آن افزایشی ۵۰درصدی یافته بود.

تعداد کرم‌ها روی درختان نیز تاثیر گذاشته بودند؛ زیرا لاروهای آن کرم‌ها، برگ‌ها را می‌خوردند. بررسی درختان بلوط نشان داد، پس از فوران Brood X، افزایش در آسیب تجمعی برگ‌ها مشاهده شد. عده‌ای از محققان قصد دارند تاثیر فوران آن جیرجیرک‌ها روی مورچه‌ها و رفتار آنها را در جنگل در بهار سال جاری میلادی بررسی کند.