Des cigales périodiques émergent tous les 13 ou 17 ans. Comment gardent-ils une trace du temps ?
Les cigales périodiques ont une astuce astucieuse pour les aider à déterminer quand émerger après plus d’une décennie sous terre
Nous étions en 2011. Barack Obama était président, les navettes spatiales de la NASA prenaient leur retraite et Taylor Swift en était à sa deuxième tournée – et sur une immense partie du sud-est des États-Unis, des milliards de minuscules cigales nouveau-nées tombaient des branches d’arbres pour s’enfouir dans le sol.
Ce printemps, ces cigales, désormais cultivées, s’aventureront à la surface pour la première fois en 13 ans. C’est une merveille de synchronisation qui permet aux insectes de prospérer malgré la vaste gamme d’animaux qui se régalent de ces insectes savoureux et sans défense. Mais comment les cigales périodiques comme celles-ci parviennent-elles à coordonner leur émergence tous les 13 ou, pour certaines espèces, 17 ans ? Après tout, les cigales ne sont pas équipées de réveil ni de calendrier et passent plus d’une décennie sous terre.
“Dix-sept [years] C’est tout simplement un temps excessivement long pour suivre quoi que ce soit », déclare John Lill, écologiste des insectes à l’Université George Washington. “Je ne peux pas suivre moi-même cinq ans, encore moins 17 ans, alors la façon dont un insecte le fait est assez remarquable.”
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En 2024, deux groupes de cigales périodiques différents émergeront : la Brood XIX, âgée de 13 ans, qui couvrira une grande partie du sud-est des États-Unis, et la Brood XIII, âgée de 17 ans, qui sera concentrée dans le nord de l’Illinois. Il y aura également quelques retardataires d’autres couvées. Le plus souvent, les cigales ne planifient pas leur émergence d’un ou quatre ans – et l’année prochaine, une autre cohorte massive de cigales de 17 ans, Brood XIV, est attendue dans certaines parties de la côte Est et du bassin de la rivière Ohio.
Mais aucun de ces insectes, qu’ils soient ponctuels ou précoces, ne marque le passage du temps. Au lieu de cela, les cigales périodiques ont une astuce : elles comptent les cycles de croissance des arbres dont elles se nourrissent.
Au cours de leur long séjour sous terre, les insectes sirotent la sève du xylème, le liquide pauvre en nutriments mais riche en eau qui se déplace de l’extrémité des racines d’un arbre jusqu’à sa canopée. Chaque année, lorsqu’un arbre bourgeonne et fleurit, son xylème est brièvement plus riche en acides aminés, ce qui a conduit une équipe de chercheurs à l’appeler « élixir de printemps ». Les cigales semblent compter chaque bouffée d’élixir de printemps : lorsque ces scientifiques ont pris des cigales de 15 ans d’une couvée de 17 ans et ont manipulé les arbres dont les insectes se nourrissaient pour qu’ils poussent des feuilles deux fois en un an, voilà : les cigales est apparu un an plus tôt, après avoir récolté les 17 feuillets requis.
« Nous savons que c’est ce qui compte ; Nous ne savons pas où ils mettent leurs petites marques à la craie sur le mur », explique Martha Weiss, écologiste des insectes à l’Université de Georgetown. “Nous ne comprenons pas vraiment comment ils en assurent le suivi.”
Les sept espèces de cigales périodiques aux États-Unis sont particulièrement voyantes en raison de leurs émergences synchronisées, mais le pays abrite environ 150 espèces de cigales, au total. Aux États-Unis, les cigales non périodiques sont surnommées « cigales annuelles » car certains de ces insectes émergent chaque année. Mais les scientifiques ne savent pas encore exactement combien de temps vivent ces insectes ni s’ils portent un compteur interne comme le font clairement les cigales de 13 et 17 ans, explique John Cooley, biologiste à l’Université du Connecticut dont les recherches portent sur les cigales. “Ils sortent chaque été, donc ils sont difficiles à suivre, et sous terre, c’est un véritable désastre”, dit-il à propos des cigales annuelles.
Cooley dit qu’au moins dans les cigales périodiques, découvrir le compteur serait une entreprise intellectuellement triviale, bien que très coûteuse financièrement. Les chercheurs pourraient simplement analyser suffisamment de cigales aux stades allant de l’éclosion à l’adulte et rechercher une tendance dans les états internes des insectes, dit-il.
Selon Cooley, il est plus difficile que de trouver le mystérieux compteur de comprendre comment le mécanisme et le mode de vie bizarre qu’il permet ont évolué. Une hypothèse relie le mode de vie périodique aux glaciers qui recouvraient autrefois une grande partie du territoire actuel des cigales ; d’autres scientifiques soulignent la façon dont cette tactique aide les insectes à échapper à leurs prédateurs.
Mais même si ni une histoire glaciaire ni une multitude de prédateurs ne sont rares, les cigales périodiques le sont certainement – seules neuf des quelque 3 400 espèces de cigales connues dans le monde synchronisent leurs émergences périodiques – il se passe donc autre chose, affirme Cooley. « Quelles que soient les circonstances qui conduisent à l’évolution de ce modèle d’histoire de vie, elles sont rares, et les choses rares sont toujours les choses les plus difficiles à étudier », dit-il. « Nous ne pouvons pas vous dire pourquoi cela a évolué ; nous savons simplement qu’il doit s’agir d’un ensemble spécial de circonstances.
Ainsi, ce printemps et cet été, si vous vivez ou pouvez vous rendre dans l’est des États-Unis, essayez de vous délecter du mystère des cigales périodiques, peu importe à quel point elles sont bruyantes. “[The periodical cicadas’ emergence] est vraiment l’une des sept merveilles biologiques du monde. Il n’y a nulle part ailleurs dans le monde où l’on peut voir autant d’espèces de cigales périodiques », explique Cooley. “C’est quelque chose que personne d’autre au monde n’a le privilège de voir.”
