Tại sao một số loài ve sầu chỉ xuất hiện 17 năm một lần?

Ve sầu, loài côn trùng cánh cứng với tiếng kêu rả rích đặc trưng, thường gắn liền với những ngày hè oi ả. Tuy nhiên, một điều kỳ lạ mà nhiều người thắc mắc là tại sao một số loài ve sầu chỉ xuất hiện sau mỗi 17 năm?

Ve sầu dành 99,5% cuộc đời của chúng dưới lòng đất. Hầu hết chúng sống thành đàn lớn dưới lòng đất với thời gian lên tới hàng năm trời. Tuy nhiên, có một số loài sẽ sống dưới lòng đất và chỉ xuất hiện 13 hoặc 17 năm một lần – ve sầu Magicicada, bao gồm 3 loài chính: Magicicada septendecim, Magicicada cassini và Magicicada septendecula. Chúng sinh sống chủ yếu ở miền đông Bắc Mỹ.

Ve sầu Magicicada trải qua giai đoạn ấu trùng dài dưới lòng đất, có thể lên đến 17 năm (hoặc 13 năm) trước khi xuất hiện trên mặt đất để lột xác, giao phối và sinh sản. So với các loài ve sầu thông thường, Magicicada có kích thước lớn hơn.

Trên thực tế, không phải tất cả các loài ve sầu đều sống và lột xác theo chu kỳ. Một số loài sẽ xuất hiện hàng năm, chúng xuất hiện vào mỗi mùa hè.

Điểm đặc trưng nhất của ve sầu Magicicada là chu kỳ sống dài 13 hoặc 17 năm. Giai đoạn ấu trùng của chúng diễn ra hoàn toàn dưới lòng đất, hút nhựa cây để phát triển. Sau khi hoàn thành giai đoạn ấu trùng, chúng chui lên mặt đất, lột xác và trải qua giai đoạn trưởng thành ngắn ngủi chỉ vài tuần để giao phối và sinh sản. Tiếng kêu ồn ào của ve sầu 17 năm có thể gây phiền toái cho con người, đặc biệt là vào ban đêm.

Năm 1907, nhà côn trùng học Charles Lester Marlatt đã nghiên cứu các lứa ve sầu bố mẹ khác nhau ở Mỹ, ghi nhận khoảng thời gian trong chu kỳ của chúng. Những đàn ve sầu này có thể có hàng triệu cá thể – đây cũng là một phần trong chiến lược tiến hóa của ve sầu.

Một số có hơn 1,5 triệu cá thể trên một mẫu Anh. Khi bắt đầu chui lên khỏi lòng đất, chúng sẽ là con mồi dễ dàng cho các loài bò sát, chim, mèo, thậm chí cả sóc.

Vì vậy, ve sầu làm một việc khá đơn giản: chúng áp đảo những kẻ săn mồi này bằng số lượng. Đây là một đặc điểm sinh tồn được gọi là sự no của động vật ăn thịt và về cơ bản nó có nghĩa là có quá nhiều ve sầu để những kẻ săn mồi có thể ăn hết được chúng.

Ve sầu Magicicada thường lớn hơn ve sầu thông thường. Chúng có màu đen hoặc nâu với các sọc màu cam hoặc đỏ, trong khi ve sầu thông thường có thể có nhiều màu sắc khác nhau, bao gồm xanh lá cây, nâu và đen. Tiếng kêu của ve sầu Magicicada thường to và cao hơn tiếng kêu của ve sầu thông thường. Nhìn chung, ve sầu Magicicada và ve sầu thông thường là hai loài côn trùng khác nhau với những đặc điểm và tập tính riêng biệt. Chu kỳ sống 17 năm độc đáo và môi trường sống đặc trưng khiến ve sầu Magicicada trở thành một loài đặc biệt và thu hút sự chú ý của các nhà khoa học và công chúng.

Trái ngược với niềm tin phổ biến, ve sầu không ngủ đông dưới lòng đất mà chúng hoạt động rất tích cực. Ở dạng nhộng không cánh, chúng đào đường hầm và di chuyển, ăn xylem từ rễ cây. Chúng chủ yếu sống cách bề mặt trong phạm vi 2 ft (61 cm), di chuyển sâu hơn và ăn rễ dày hơn khi chúng trưởng thành.

Tuy nhiên, ve sầu không thể nhận được tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết từ rễ cây. Chúng cũng dựa vào vi khuẩn cộng sinh để cung cấp các vitamin và chất dinh dưỡng thiết yếu để đổi lấy một phần năng lượng của ve sầu.

Khi ấu trùng ve sầu đào hang dưới lòng đất, chúng góp phần bón tơi đất và thúc đẩy quá trình phân hủy lá rụng, giúp cây cối hấp thụ dinh dưỡng tốt hơn. Ve sầu Magicicada đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát quần thể côn trùng khác, giúp duy trì sự cân bằng sinh thái trong hệ sinh thái rừng rụng lá.

Các cơ chế chính xác khiến ve sầu xuất hiện đồng thời sau 17 năm vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng nó liên quan đến sự kết hợp của những thay đổi nội tiết tố được kích hoạt bởi nhựa cây mà chúng ăn và các tín hiệu môi trường.

Ngoài ra, các nhà khoa học cũng đưa ra nhiều giả thuyết để giải thích cho chu kỳ sống kỳ lạ này của ve sầu. Một số giả thuyết phổ biến nhất bao gồm:

Tận dụng nguồn thức ăn: Cây cối rụng lá theo chu kỳ, và rễ cây là nguồn thức ăn chính của ve sầu ấu trùng. Chu kỳ 17 năm trùng khớp với chu kỳ rụng lá của nhiều loại cây, đảm bảo ấu trùng ve sầu có nguồn thức ăn dồi dào trong suốt quá trình phát triển kéo dài dưới lòng đất.

Tiết kiệm năng lượng: Chu kỳ sống dài cho phép ve sầu ấu trùng phát triển chậm nhưng chắc chắn, tiết kiệm năng lượng và tránh lãng phí tài nguyên. Việc dành nhiều năm dưới lòng đất giúp chúng tránh khỏi những nguy hiểm trên mặt đất như thay đổi thời tiết khắc nghiệt và các mối đe dọa từ con người.

Lợi thế sinh sản: Khi ve sầu trưởng thành đồng loạt xuất hiện sau 17 năm, chúng có cơ hội giao phối hiệu quả hơn, đảm bảo tỷ lệ thụ tinh cao và tạo ra thế hệ sau. Việc tập trung sinh sản trong một thời gian ngắn giúp giảm thiểu sự cạnh tranh nguồn thức ăn và nơi trú ẩn cho ấu trùng. Chu kỳ sống 17 năm của ve sầu Magicicada không chỉ là một bí ẩn sinh học mà còn là minh chứng cho sự thích nghi phi thường của sinh vật trước môi trường sống. Nó cho chúng ta thấy tầm quan trọng của chiến lược sinh tồn trong việc bảo tồn và duy trì nòi giống.