mini|Gesang einer Singzikade mini|Gut getarnte Singzikade (Lyristes plebejus) auf Baumrinde, Griechenland|alternativtext= mini|Magicicada septendecim mit vorgewölbten Facettenaugen und zu einem Dreieck angeordneten Punktaugen, USA. mini|Bau des „Singapparates“ der Singzikaden, Querschnitt durch den Hinterleib im Bereich des ersten Segmentes von vorn. mini|Schlupflöcher mini|Larvenhaut Exuvie der Großen Zikade (Lyristes plebejus); gut sichtbar die Grabbeine mini|Graptopsaltria nigrofuscata, Japan. mini|Frisch geschlüpfte Graptopsaltria nigrofuscata. mini|Cicada cicala aus Uganda.
Singzikaden (Cicadidae) sind eine Familie innerhalb der Unterordnung der Rundkopfzikaden (Cicadomorpha). Die Insekten sind in der Lage, für Menschen hörbare Laute zu produzieren. Dazu verfügen sie über speziell ausgebildete Trommelorgane (Tymbale). Auf ihre artspezifischen und damit bestimmungsrelevanten Gesänge nimmt die deutsche Bezeichnung Bezug.
Die Vertreter dieser Familie gehören aufgrund ihres Gesanges, ihrer oft auffälligen Färbung und ihrer Größe zu den bekanntesten Zikaden. Beispielsweise erreicht die indomalayische Kaiserzikade (Pomponia imperatoria) 11 Zentimeter Körperlänge und eine Flügelspannweite über 22 Zentimeter. Bezeichnungen wie „Schwarzer Prinz“, „Kirschnase“, „Rotauge“ oder „Grüner Kaufmann“ geben einen Eindruck von der auffälligen Färbung australischer SingzikadenM. S. Moulds: Australien Cicadas. New South Wales University Press, NSW 1999..
Morphologische Merkmale Die Färbung der Zikaden ist meist der Umgebung so gut angepasst, dass sie vom Laien kaum in der Vegetation erkannt werden. Die Tiere sind ein- oder mehrfarbig. Es überwiegen Erdtöne, wie Braun, Schwarz, Grün, Gelb- und Orangetöne. Der Körperbau der Singzikaden ist meist gedrungen. Während die Männchen der Kaiserzikade (Pomponia imperatoria) Körperlängen bis zu 11 Zentimetern und Flügelspannweiten von über 22 Zentimetern erreichen können, misst die kleinste bekannte Singzikade Panka parvulina lediglich 1,4 Zentimeter mit einer Flügelspannweite von etwa 2,4 Zentimetern. Die Weibchen haben einen mehr oder weniger langen Legebohrer (Ovipositor), der den Hinterleib spitz erscheinen lässt. Der Hinterleib der Männchen ist stumpf abgerundet und je nach Art unterschiedlich getönt.
Der Halsschild (Pronotum) ist gedrungen und kurz. Er verdeckt weniger als die Hälfte der Mittelbrust (Mesothorax). Der Kopf ist groß. Die erwachsenen Tiere haben deutlich seitlich hervorgewölbte Komplexaugen (Facettenaugen). Dank solch weiter Vorwölbung ihrer Komplexaugen können in der Mittagshitze von Baum zu Baum fliegende Singzikaden einen von hinten anfliegenden Beutegreifer, z. B. einen sie im Flug verfolgenden Italiensperling, wahrnehmen und durch mehrfach ausgestoßene kräftige Warnlaute „abschütteln“. Sie verfügen über drei Punktaugen (Ocelli), die sich im Dreieck angeordnet auf der Stirn (Frons) befinden. Dieses Merkmal unterscheidet sie von allen anderen Zikadenarten, die über nur zwei Ocelli verfügen oder deren Punktaugen völlig zurückgebildet sind. Die zwischen den Augen ansetzenden, deutlich gegliederten Fühler sind sehr kurz. Sie bestehen aus je zwei dicklichen Grundgliedern und einer fünfgliedrigen, schlanken Fühlerborste. Auffällig ist der blasenartig vorgewölbte Kopfschild, der durch mehrere Querrillen und Falten gekennzeichnet ist. An der Unterkante des Gesichts entspringt der Saugrüssel (Rostrum), der in Ruhestellung an den Körper geklappt zwischen den Hüften (Coxa) liegt.
Die Vorderflügel werden in Ruhestellung in für Zikaden charakteristischer Weise dachförmig zusammengelegt. Sie überragen stets den Hinterleib (Abdomen). Die gut entwickelte und stark ausgeprägte Aderung der hyalinen, ganz, teilweise oder gar nicht pigmentierten Vorderflügel ist je nach Art verschiedenfarbig. Teilbereiche der Adern sind abweichend gefärbt und bilden zusammen mit der unterschiedlichen Architektur der Nervatur ein Artunterscheidungsmerkmal. Die Flügel sind von einem aderfreien Raum umgeben. Unter den Vorderflügeln liegen die kleineren, einfacher geformten, häutigen Hinterflügel. Sie werden jederseits im Flug durch Häkchen am Vorderrand des Hinterflügels miteinander gekoppelt.
Die Schenkel (Femora) der Vorderbeine erwachsener Tiere sind, im Gegensatz zu den normal gestalteten Mittel- und Hinterbeinen, deutlich verdickt und bedornt. Die Vorderbeine der Larven sind in Anpassung an ihre unterirdische Lebensweise zu Grabbeinen entwickelt. Singzikaden haben kein Sprungvermögen wie andere Vertreter der Rundkopfzikaden.
Die Männchen besitzen ein Trommelorgan (Tymbal) an den Seiten des ersten Hinterleibssegmentes, hinter dem Ansatz der Hinterflügel. Durch ansetzende Muskeln (Singmuskel) werden nach außen gewölbte, durch Rippen verstärkte Schallplatten in Schwingungen versetzt. Diese liegen frei (Tibicininae) oder sind durch einen von der zweiten Rückenplatte des Außenskelettes (Tergit) ausgehenden Schalldeckel bedeckt (Cicadinae). Das Geräusch entsteht durch Eindellen (Muskelzug) und Zurückspringen (Eigenelastizität). Direkt unter dem Singmuskel sorgt ein großer Luftsack im hohlen Hinterleib für die notwendige Resonanz. Mit Hilfe dieser Organe können Laute 200–10.000 HertzSingzikaden Lexikon der Biologie auf spektrum.de. Abgerufen am 17. November 2024. und Lautstärken bis 120 dB erzeugt werden. Auf der Abdomenunterseite beider Geschlechter befinden sich Gehörorgane (Tympanale). Die paarigen Organe bestehen aus einer hauchdünnen Membran, die Schwingungen aufnimmt. Zusätzlich zu den speziellen Trommelorganen besitzen einige Vertreter der Familie weitere Stridulationsorgane, bei denen zwei Teile aneinander gerieben werden und Schall erzeugen.
Ernährung und Atmung Alle Singzikaden sind Xylemsauger. Mit Hilfe ihres Rüssels stechen die erwachsenen Tiere die Leitungsbahnen verschiedener Gehölze und krautiger Pflanzen an und saugen den an Nährsalzen und Wasser reichen Pflanzensaft. Die unterirdisch lebenden Larven saugen den Saft von Pflanzenwurzeln.
Die innere Anatomie und die Physiologie der Singzikaden entspricht weitgehend jener der Insekten. In Anpassung an die spezielle Ernährung verfügen Singzikaden wie alle Rundkopfzikaden jedoch über eine besondere Konstruktion des Verdauungstraktes, um überschüssiges Wasser beziehungsweise Kohlenhydrate abzugeben. Der sehr wasserreiche Pflanzensaft der Leitungsbahnen (Xylem) ist im Gegensatz zum zuckerreichen Phloemsaft deutlich ärmer an Nährstoffen, weshalb Singzikaden, die sich ausschließlich hiervon ernähren, sehr viel davon aufnehmen müssen. Im Darm der Pflanzensaftsauger existiert eine Filterkammer, die eine Übergangsregion zwischen Vorder- und Mitteldarm und dem Hinterdarm herstellt. Sie ermöglicht die direkte Ableitung des überschüssigen Wassers in den Enddarm und der Nahrungssaft wird vor dem Eintritt in den Mitteldarm verdickt. Ferner sind die Zentren der für Insekten typischen Strickleiternervensysteme bei den Rundkopfzikaden nur noch im Kopf und in der Brust vorhanden; der Hinterleib wird vom Nervenzentrum der Brust versorgtR. Remane & E. Wachmann: Zikaden – kennenlernen, beobachten. Naturbuch Verlag, Augsburg 1993, ISBN 3-89440-044-7..
Ebenso erfolgt die Atmung bei fast allen Insekten über das Tracheensystem. Sonderstrukturen sind aber offenbar bei den Larven des letzten Entwicklungsstadiums (L5) einiger afrikanischer Arten der Singzikaden entwickelt, die zum Leben in Flüssigkeit übergegangen sind (z. B. Muansa clypealis, Ugada limbalis, Orapa elliotti). Bei ihnen ist der Hinterleib zum Luftholen und -festhalten umgestaltet. Der Hinterleib ist mit einer flüssigkeitsabweisenden Oberfläche ausgestattet. Auf der Körperoberfläche befindet sich eine Luftschicht, die ab und an durch das Herausstrecken des Hinterleibes aus der Flüssigkeit erneuert wird. Offenbar handelt es sich bei der Flüssigkeit nicht um Grund- oder Regenwasser, sondern um die wasserreichen Ausscheidungen der Larve selbst, welche sich in dem Boden mit kolloidalen Eigenschaften ansammeln und nicht versickern können.
Lauterzeugung Der typische Gesang der Singzikaden, der manchen aus einem Urlaub am Mittelmeer bekannt ist, ähnelt jenem von Heuschrecken oder Grillen, wird aber anders erzeugt. Während diese stridulieren (Körperteile aneinander reiben), haben die männlichen Singzikaden Tymbalorgane („Trommelorgane“), links und rechts an der Basis des Abdomens. Die Tymbalorgane haben je eine gewölbte Schallmembran, die durch rhythmische Kontraktion eines Muskels in Schwingungen versetzt wird und dadurch der Ton erzeugt wird.
Obwohl alle Zikadenarten Schall- bzw. Erschütterungswellen zur Kommunikation von sich geben, ist nur die Mehrzahl der Vertreter der Cicadidae in der Lage, für Menschen hörbare Laute zu produzieren. Der Gesang der Männchen dient vor allem der Anlockung der Weibchen, er wird jedoch auch zur Festsetzung von Reviergrenzen eingesetzt. Es sind ferner Protest- und Alarmlaute bei Berührung bekannt. Es ist noch nicht geklärt, warum die Männchen tagsüber oder in der Dämmerung fast ununterbrochen singen. Manche untermalen ihren Gesang noch zusätzlich mit Flügelklick-Signalen. Die Weibchen sind meist stumm. Jene einiger Arten sind aber in der Lage, ein kurzes klickartiges „Ja“, das durch spezielle Flügelschläge entsteht, im Paarungsverhalten auszusenden.
Die meisten Arten produzieren Laute im für den Menschen deutlich hörbaren Bereich. Manche Arten dagegen erzeugen einen Frequenzbereich an der oberen Hörgrenze eines jungen gesunden Menschen. Die Gesänge sind artspezifisch und lassen sich anhand von Oszillogrammen und Sonagrammen beschreiben. Sie können zur Arterkennung herangezogen werden.
Fortpflanzung, Entwicklung und Lebenszyklus mini|200px|Schlupf einer Singzikade Tibicen sp. Die durch die Gesänge angelockten Weibchen fliegen zu den singenden Männchen. Bei den übrigen Arten der Rundkopfzikaden ist es umgekehrt die Regel. Dort sind meist die Weibchen stationär. Zur Paarung versammeln sich die Tiere oft in großer Zahl in Bäumen, Sträuchern oder auch in der niederen Vegetation. Über das Werbe- und Paarungsverhalten ist insgesamt nur wenig bekannt.
Bei der Kopulation nähert sich das Männchen von der Seite dem Weibchen, schiebt seine Hinterleibsspitze unter die des Weibchens und führt seinen Penis (Aedeagus) von unten an der Basis des Legeapparates (Ovipositor) in eine nur bei Zikaden dieser Familie entwickelten Kopulationsöffnung ein. Vermutlich wiederholen die Tiere die Paarung mehrmals. Danach sucht das Weibchen dünne Zweige von Gehölzen oder Stängel krautiger Pflanzen, um seine ovalen Eier in mittels seiner kräftigen Legesäge gebohrte Löcher zu legen. Die Siebzehnjahr-Zikade (Magicicada septendecim) legt auf diese Weise 400 bis 600 Eier im Verlauf eines Monats.
Nach fünf bis acht Wochen ist die Embryonalentwicklung abgeschlossen. Die Junglarven sprengen die Eihülle und schlüpfen aus der Einstichöffnung heraus, wobei sie die Embryonalhülle abstreifen. Sie fallen auf die Erde. Von nun an leben die gelblichen oder weißlichen Larven grabend im Boden. Dazu verfügen sie über kräftige, zu Grabbeinen entwickelte Vorderbeine, deren sehr kurze Schenkel (Tibien) verdickt und bedornt sind. Die Larven saugen an Wurzeln. Haben sie eine geeignete Nahrungsquelle gefunden, legen sie sich eine Aufenthaltskammer an. Je nach Bodenverhältnissen sind die Larven zwischen 15 und 60 Zentimetern Tiefe zu finden. Zuweilen dringen sie sogar bis zu 3 Meter tief in den Boden ein.
Singzikaden sind hemimetabol, das heißt, sie durchlaufen fünf, durch Häutungen getrennte Larvenstadien (L1 bis L5), wobei sie dem erwachsenen Tier allmählich immer ähnlicher werden. Sie haben im Vergleich zum wenige Monate währenden Erwachsenenleben eine sehr lange Larvalentwicklungszeit. Diese dauert bei den Cicadidae von neun Monaten bis zu mehreren Jahren. Meist sind es zwei bis fünf Jahre. Bei den Singzikaden der in Nordamerika verbreiteten Gattung Magicicada sind es sogar 13 oder 17 Jahre. Sie zeichnen sich besonders durch regelmäßige Massenvermehrungen aus.