Chorus dynamics and acoustic interaction in the multi-species cicada

Abstract

Five species of the subfamily Cicadinae are found in urban areas at the center of the Korean peninsula, including Cryptotympana atrata, Hyalessa fuscata, Meimuna mongolica, Meimuna opalifera and Graptopsaltria nigrofuscata. Out of those species, the densities of C. atrata and H. fuscata are generally high in the urban area. I hypothesized that there is a vigorous acoustic interaction where two species are abundant. We tested this hypothesis by conducting the 24-h recording experiments in four localities: Gwacheon(GC), Jamsil(JS), Ewha University(EU) and Yangpyeong(YP). Based on the preliminary enumeration surveys of exuviae, GC and JS were designated as high density localities and EU and JS were as low density localities. The results of 24-h recordings and abiotic factor based on the multinomial logistic regression showed that C. atrata and H. fuscata were negatively correlated in high density area GC and JS. In JS and EU, the density of H. fuscata is close to each other. However, the probability of chorusing in JS is significantly lower than EU. This might be due to acoustic competition between two species. Moreover, we confirmed that the choruses of males of C. atrata produced loud choruses usually during the day when temperature high and males of H. fuscata produced calling song throughout the day but peaked in the morning and night. Consequently, corresponds with the discussion of Sueur (2002) specifying that multi-species cicada in different temporal pattern probably cannot be explained by only acoustic interaction but the combination of both abiotic and biotic factors probably constrain multi-species cicada to call together during the limited time windows. The results of our study may provide an information about why H. fuscata seldom produce chorused in the afternoon and why C. atrata can produce loud chorus even at nighttime with temperature 25°C or higher that has been occurring in recent summers of central Korea (Ha and Yun 2012).;매미는 교미활동의 일부로 수컷이 큰 소리로 유인노래를 불러 암컷을 유인한다. 아침에는 참매미가 합창을 한다고 알려져 있고, 낮에는 흔히 말매미가 합창을 많이 한다고 알려져 있다. 한반도 도심에 주요 서식하는 종은 크게 다섯 종으로서, 매미아과에 속하는 말매미, 참매미, 쓰름매미, 애매미 그리고 유지매미가 있다. 그 중 말매미와 참매미가 다른 세 종보다 전반적으로 많이 서식 하고 있으며 본 정보를 토대로 말매미와 참매미가 많은 지역이 매미 종간의 노래 상호관계가 활발할 것으로 가설을 세웠다. 이 실험을 위하여 탈피각 예비조사를 통하여 도심에 말매미와 참매미의 비율이 높은 두 장소(과천, 잠실)와 비율이 낮은 두 장소(이대, 양평)를 선정하였다. 24시간 녹음과 환경정보를 수집하여 다항로지스틱으로 본 결과, 말매미와 참매미의 밀도가 높았던 두 장소 과천과 잠실에서 두 종이 서로의 노래에 큰 영향을 미쳤다. 즉 한 종이 울 때 나머지 한종이 울지 않을 확률이 높았다. 잠실과 이대에서 참매미의 밀도는 비슷하였다. 그러나 참매미의 합창은 잠실에서 현저히 낮았고 이대에서 높았다. 이 점으로 미루어보아, 말매미의 밀도가 높았던 잠실에서 참매미의 합창활동이 방해를 받았던 것으로 예상할 수 있었다. 즉 두 종간의 경쟁관계에 놓여있을 가능성을 본 실험에서 확인하였다. 또한 실험을 통하여 말매미의 합창은 주로 온도가 높은 낮에 많이 하는 것을 알게 되었고, 참매미의 활동은 낮에도 노래를 많이 하지만 합창은 주로 온도가 낮은 아침이나 밤에 이루어지는 것으로 확인되었다. 결과적으로 그들 노래의 각기 다른 시간패턴은 Sueur(2002)가 언급하였던 바와 마찬가지로, 생물적 요소뿐만 아니라 비생물적 요소 역시 중요하다는 것을 확인하는 실험이 되었다. 본 연구는 말매미와 참매미의 경쟁관계 규명과 왜 참매미가 낮에는 합창을 많이 하지 않고 말매미는 왜 한여름 25도가 넘는 밤에 크게 합창을 하는지에 대한 기본적인 정보를 제공함에 의의가 있다.