今年春天，美国东部地区周期蝉的出现不仅仅会发出嗡嗡声。它们的身体数量将达数十亿，也将为包括许多鸟类和哺乳动物在内的大量潜在捕食者创造一场无与伦比的食物盛宴。但研究人员表示，一些动物可能比其他动物受益更多，而且捕食者种群从即将到来的带翅昆虫自助餐中获得的任何增长都可能是短暂的。
人们已知，小小的山雀和老鼠会为了快速吃上一口而与这些矮胖的虫子搏斗。猛禽、鱼类、蜘蛛、蛇和乌龟在有机会时也会狼吞虎咽地吃掉它们。圈养的动物园动物，如猫鼬、巨蜥和懒熊，如果昆虫出现在它们的围栏中，也会这样做。观察者甚至报告说，家猫一次能抓住两只蝉，每只前爪下各压着一只。
今年春天，三种蝉（统称为 X 周期蝉或 10 周期蝉）将从地下爬出来，它们已经在地下度过了之前的 17 年。它们将覆盖树木的枝干和树叶，鸣叫、交配、产卵，然后死亡。未被吃掉的尸体和身体部位将为土壤增加养分，在这些喧闹的昆虫消失很久之后，仍然可以支持生态系统及其居民。但周期蝉群体的著名周期性可能会使一些捕食者陷入先盛宴后饥荒的境地——种群数量激增，然后是食物匮乏，然后是数量骤降。
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加州大学戴维斯分校研究周期蝉的昆虫学家理查德·卡尔班说：“为了应对这种食物的超级丰富，许多捕食者种群迎来了异常好的年份。“但接下来的一年以及随后的几年里，它们没有食物，因此它们的种群数量再次崩溃。”
捕食者可能是这些行动迟缓、毫无防御能力且色彩鲜艳的蝉周期性出现而不是常年出现的原因之一。经过数千年的演变，作为密集群体同步周期性出现可能导致更高的成虫存活率。康涅狄格大学研究蝉的进化生物学家兼生态学家克里斯·西蒙解释说，因此，这些昆虫进化出了它们不寻常的生命周期——其中大部分时间都在地下觅食。“捕食者在推动整个故事发展中 действительно 非常重要，”她说。该物种的成功有效地取决于绝对数量。
尽管如此，蝉及其消费者之间互动的动态几十年来一直困扰着研究人员——现在仍然如此。在密苏里州圣路易斯附近的一片森林中进行的一项实地研究表明，欧亚树麻雀在 1972 年——当一个名为 XIX 周期蝉群体的蝉群在其 13 年周期中出现时——每个巢产的卵明显更多，而其他年份则不然。但同一年在同一片森林中发生的同一蝉事件与家麻雀巢的平均产卵数没有任何差异，与之前和随后的年份相比。
1985 年，阿肯色大学的昆虫学家、鸟类学家和哺乳动物学家为了全面了解周期蝉对其捕食者的影响，也关注了 XIX 周期蝉群体——这次是在阿肯色州奥扎克森林中。科学家们追踪了蝉出现之前、期间和之后生活在那里的哺乳动物、鸟类和昆虫物种。该项目负责人、现任圣地亚哥州立大学生物学家的凯西·威廉姆斯说，他们记录了许多物种——包括几种蜘蛛——首次以蝉为食。然而，捕食者种群受到的影响似乎再次是混合的。虽然东蓝鸲很容易吃蝉并将它们喂给雏鸟，但研究人员没有检测到幼鸟或刚孵出的幼鸟的成活率有所提高，德克萨斯州公园和野生动物部门的生物学家克雷格·亨斯利的硕士论文显示。但两只雌性东蓝鸲在蝉出现期间确实多产了一个卵，这是一种不寻常的行为，在 1985 年或 1986 年观察到的任何其他配对中都没有出现。
这种混合的结果在规模更大、更现代的研究中仍然存在。根据北美繁殖鸟类调查 37 年的数据，2005 年对美国东部硬木林中 24 种鸟类的分析显示，有 15 种鸟类的种群数量变化与周期蝉的出现有关。在那项研究中，加州大学伯克利分校现已退休的研究动物学家沃尔特·柯尼格和美国林务局的研究昆虫学家安德鲁·利布霍尔德发现，红腹啄木鸟、棕头牛鹂、蓝松鸦和普通拟椋鸟的种群数量在蝉出现后一到三年显著增加，然后它们的种群数量又回落到正常水平。但一些物种的行为发生了意想不到的方向变化。美国乌鸦、簇绒山雀、灰嘲鸫和棕色鸫的种群数量在蝉出现年份低于正常水平——然后在第二年增加，之后稳定下来。
同一项 2005 年的研究结果还表明，大多数鸟类不会为了利用蝉的出现而迁徙，利布霍尔德说。它们年复一年地在同一区域生活和觅食，机会主义地捕食昆虫，而不是迁徙到蝉的富集地。柯尼格指出，杜鹃是一个例外：它们会迁徙以利用全国各地的昆虫爆发。
虽然柯尼格和利布霍尔德对这些不寻常的种群模式有理论，但究竟为什么一些鸟类似乎更能从蝉的出现中获益仍然是个谜。事实上，昆虫盛宴对许多捕食者的影响仍然模糊不清，而且研究不足。“很多东西都知之甚少，”利布霍尔德说。
然而，研究人员可以将一些鸟类数量的增加绘制到蝉出现区域的零星边界。“一个有趣的事情是蝉群体的空间格局会影响鸟类种群，”利布霍尔德说。今年 X 周期蝉出现的地区应该会在未来几年看到某些鸟类物种的种群数量增加。
关于小型哺乳动物种群的有限研究表明，它们对周期蝉盛宴的反应也各不相同，一些物种没有经历任何变化，而另一些物种则狼吞虎咽地吃昆虫，迅速繁殖，然后数量急剧下降。在对俄亥俄州牛津附近林地2004 年 X 周期蝉爆发期间的白足鼠进行的研究中，现任格林维尔大学生物学家的格雷格·马塞洛统计了比往年多 50% 的老鼠。他说，第二年，“种群数量急剧崩溃。”
尽管有所有渴望的捕食者，但高数量出现的生命周期赌博对周期蝉来说是值得的。大多数蝉在交配后都能幸免于捕食，然后死在森林地面上。但即使它们没有被吃掉，它们对生态系统的影响也不会就此停止。加州大学戴维斯分校研究资源脉冲和物候转移的昆虫学家路易·杨说，蝉的身体含有约 10% 的氮，这高于枯叶和其他典型森林凋落物中发现的浓度。他补充说，美国风铃草等植物将吸收死蝉中的氮，而草食性哺乳动物和昆虫将选择性地以氮含量较高的受精叶子为食。
像这样的模式说明了周期蝉可以为生物群落和进化时间线提供的生态视角。“我喜欢整个系统的互惠性，”杨说。“我认为这种事情一直都在发生，但通常很难看到。当这些脉冲事件发生时，它变得非常明显——我们可以看到脉冲穿过系统。”