随着春天的第一天临近，一个科学之谜即将伴随着轰鸣声重现——2013年东海岸蝉族群，即II组蝉的回归。现在，一组科学家暗示他们可能找到了一个解决方案，解释为什么这个族群及其同类会在蛰伏十多年后才奇特地出现——以控制周围环境，这可能导致掠食性鸟类数量的骤降。
周期性蝉是已知寿命最长的昆虫。在地下以树根汁液为生度过童年之后，红眼成年蝉成群以精确的周期出现——在美国东南部为13年，美国东北部为17年。目前已知地球上存在15个蝉族群，都原产于北美。II组蝉定于今年春天在纽约州、康涅狄格州、马里兰州、北卡罗来纳州、新泽西州、宾夕法尼亚州和弗吉尼亚州出现，雄蝉发出合唱般的喧闹声来吸引配偶。这些蝉为什么只在每13年或17年才一起以成虫阶段出现仍然是一个谜，而不是其他时间——其他蝉物种没有如此同步。
康奈尔大学鸟类学实验室的行为生态学家沃尔特·柯尼格说：“‘周期性蝉’问题已经困扰了人们近350年。” “最早对周期性蝉的记载是在第一本真正的科学期刊《哲学汇刊》第1卷中，出版于1665年。这些昆虫仍然提出了进化生物学中最具挑战性的一些问题，这令人印象深刻。”
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
多年来，人们提出了许多可能的解决方案来解释这个谜团。例如，研究人员推测，这些奇怪周期的长度可能会减少族群之间不受欢迎的杂交和资源竞争——即使13年周期和17年周期的族群存在地理上的重叠，这些周期的长度也会确保它们只会在每221年同时出现一次。然而，这种重叠很少存在，削弱了这个论点。其他人则认为，这些周期可能有助于周期性蝉避开寿命更短、甚至为偶数周期的捕食者或寄生虫，但没有强有力的证据支持这些观点。
现在，柯尼格和他的同事认为，周期的长度可能会以某种方式导致蝉的捕食者——食虫鸟类的数量下降。“坦率地说，我们的假设很难让人相信，即使是我们自己也难以相信，如果仅仅是因为我们不知道任何机制可以解释蝉的出现如何驱动鸟类如此长周期——13年或17年的周期，”柯尼格说。“正因如此，我不会责怪任何人对此持怀疑态度。不幸的是，要研究一生中只出现两三次的动物并不容易。”
科学家们分析了生活在可能以蝉为食的周期性蝉地理范围内的15种掠食性鸟类，包括红头啄木鸟、蓝鸟和灰嘲鸫。他们重点研究了通过北美繁殖鸟类调查收集的45年期间的人口数据。
研究人员发现，在蝉出现的年份，这些鸟类的数量显著下降。当涉及到13年蝉族群时，潜在的捕食者数量在出现后立即上升，然后在第四年暴跌，并在第十年以及出现的年份也出现下降。当涉及到17年蝉族群时，这些鸟类的数量在出现后缓慢上升，在第12年达到顶峰，然后下降，并在出现年份再次达到最低点。柯尼格和他的同事安德鲁·利布霍尔德在1月份的《美国博物学家》杂志上详细介绍了这一点。
目前尚不清楚蝉如何在如此长的时间内操纵其他物种的行为。柯尼格和他的同事认为，蝉的出现所代表的巨量营养可能影响树木生长和许多其他环境因素，从而引发连锁反应，导致鸟类数量激增，然后在昆虫重新出现之前下降。“我们基本上声称，至少间接地，蝉正在控制鸟类种群及其环境，”柯尼格说。“不过，我并不认为我们对这种情况如何发生有一个很好的机械解释。”
事实上，康涅狄格大学的进化生物学家戴维·马歇尔认为，没有确凿的证据表明鸟类的数量实际上在下降。“柯尼格小组的研究尚未充分排除一个更简单的假设，该假设可以解释蝉出现年份鸟类种群明显的‘下降’——响亮的蝉合唱对观察员用来定位鸟类的鸟鸣声产生了声学干扰，”马歇尔说。“换句话说，那些年份的鸟类观察次数可能较少，因为鸟类更难被发现。”
柯尼格和利布霍尔德认为，即使在没有蝉合唱的地区，蝉出没范围内的鸟类数量在蝉族群出现的年份也下降了，这表明它们的喧闹声并未影响鸟类数量的报告。然而，马歇尔也指出，目前的研究根据县级分布数据将地点视为有或没有蝉。“过去十年和更早时候发表的许多论文都表明这些地图的不足。周期性蝉种群是出了名的分布不均，远比其他北美蝉种群更甚，”马歇尔说。“成虫可能在一个小树林里大量存在，而在1公里外完全不存在。”
“蝉可能以某种方式影响了鸟类种群——毕竟，许多鸟类种群在出现的年份以蝉为食——但我认为这项研究中的模式并没有证明蝉正在诱导出现在出现后13年或17年的鸟类种群延迟变化，”马歇尔总结道。
因此，这些周期性蝉仍然是一个喧闹的春季之谜。