隨著春天的第一天臨近，一個科學之謎即將伴隨著轟鳴聲重現——2013年東海岸蟬族群，即II組蟬的迴歸。現在，一組科學家暗示他們可能找到了一個解決方案，解釋為什麼這個族群及其同類會在蟄伏十多年後才奇特地出現——以控制周圍環境，這可能導致掠食性鳥類數量的驟降。
週期性蟬是已知壽命最長的昆蟲。在地下以樹根汁液為生度過童年之後，紅眼成年蟬成群以精確的週期出現——在美國東南部為13年，美國東北部為17年。目前已知地球上存在15個蟬族群，都原產於北美。II組蟬定於今年春天在紐約州、康涅狄格州、馬里蘭州、北卡羅來納州、新澤西州、賓夕法尼亞州和弗吉尼亞州出現，雄蟬發出合唱般的喧鬧聲來吸引配偶。這些蟬為什麼只在每13年或17年才一起以成蟲階段出現仍然是一個謎，而不是其他時間——其他蟬物種沒有如此同步。
康奈爾大學鳥類學實驗室的行為生態學家沃爾特·柯尼格說：“‘週期性蟬’問題已經困擾了人們近350年。” “最早對週期性蟬的記載是在第一本真正的科學期刊《哲學彙刊》第1卷中，出版於1665年。這些昆蟲仍然提出了進化生物學中最具挑戰性的一些問題，這令人印象深刻。”
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多年來，人們提出了許多可能的解決方案來解釋這個謎團。例如，研究人員推測，這些奇怪週期的長度可能會減少族群之間不受歡迎的雜交和資源競爭——即使13年週期和17年週期的族群存在地理上的重疊，這些週期的長度也會確保它們只會在每221年同時出現一次。然而，這種重疊很少存在，削弱了這個論點。其他人則認為，這些週期可能有助於週期性蟬避開壽命更短、甚至為偶數週期的捕食者或寄生蟲，但沒有強有力的證據支援這些觀點。
現在，柯尼格和他的同事認為，週期的長度可能會以某種方式導致蟬的捕食者——食蟲鳥類的數量下降。“坦率地說，我們的假設很難讓人相信，即使是我們自己也難以相信，如果僅僅是因為我們不知道任何機制可以解釋蟬的出現如何驅動鳥類如此長週期——13年或17年的週期，”柯尼格說。“正因如此，我不會責怪任何人對此持懷疑態度。不幸的是，要研究一生中只出現兩三次的動物並不容易。”
科學家們分析了生活在可能以蟬為食的週期性蟬地理範圍內的15種掠食性鳥類，包括紅頭啄木鳥、藍鳥和灰嘲鶇。他們重點研究了透過北美繁殖鳥類調查收集的45年期間的人口資料。
研究人員發現，在蟬出現的年份，這些鳥類的數量顯著下降。當涉及到13年蟬族群時，潛在的捕食者數量在出現後立即上升，然後在第四年暴跌，並在第十年以及出現的年份也出現下降。當涉及到17年蟬族群時，這些鳥類的數量在出現後緩慢上升，在第12年達到頂峰，然後下降，並在出現年份再次達到最低點。柯尼格和他的同事安德魯·利布霍爾德在1月份的《美國博物學家》雜誌上詳細介紹了這一點。
目前尚不清楚蟬如何在如此長的時間內操縱其他物種的行為。柯尼格和他的同事認為，蟬的出現所代表的巨量營養可能影響樹木生長和許多其他環境因素，從而引發連鎖反應，導致鳥類數量激增，然後在昆蟲重新出現之前下降。“我們基本上聲稱，至少間接地，蟬正在控制鳥類種群及其環境，”柯尼格說。“不過，我並不認為我們對這種情況如何發生有一個很好的機械解釋。”
事實上，康涅狄格大學的進化生物學家戴維·馬歇爾認為，沒有確鑿的證據表明鳥類的數量實際上在下降。“柯尼格小組的研究尚未充分排除一個更簡單的假設，該假設可以解釋蟬出現年份鳥類種群明顯的‘下降’——響亮的蟬合唱對觀察員用來定位鳥類的鳥鳴聲產生了聲學干擾，”馬歇爾說。“換句話說，那些年份的鳥類觀察次數可能較少，因為鳥類更難被發現。”
柯尼格和利布霍爾德認為，即使在沒有蟬合唱的地區，蟬出沒範圍內的鳥類數量在蟬族群出現的年份也下降了，這表明它們的喧鬧聲並未影響鳥類數量的報告。然而，馬歇爾也指出，目前的研究根據縣級分佈資料將地點視為有或沒有蟬。“過去十年和更早時候發表的許多論文都表明這些地圖的不足。週期性蟬種群是出了名的分佈不均，遠比其他北美蟬種群更甚，”馬歇爾說。“成蟲可能在一個小樹林裡大量存在，而在1公里外完全不存在。”
“蟬可能以某種方式影響了鳥類種群——畢竟，許多鳥類種群在出現的年份以蟬為食——但我認為這項研究中的模式並沒有證明蟬正在誘匯出現在出現後13年或17年的鳥類種群延遲變化，”馬歇爾總結道。
因此，這些週期性蟬仍然是一個喧鬧的春季之謎。