揭示蟬的出現對北美森林的生態影響

近攝的一個teneral階段的成年蟬。學分:uux.cn/瑪莎·維斯/喬治敦大學
（神秘的地球uux.cn）據喬治·華盛頓大學：每隔13或17年，數十億隻蟬就會從地下冒出來，在北美東部的落葉林中繁殖。這些昆蟲最大的一次出現事件發生在2021年，當時X蟬幼蟲出現了。研究這一百年一遇事件的研究人員現在揭示了這一事件對森林生態係統的影響，特別是對鳥類、毛蟲和樹木的影響。
在《科學》雜誌上一項名為“周期性蟬通過鳥類覓食的社區水平變化破壞營養動力學”的新研究中，喬治華盛頓大學、喬治敦大學和馬裏蘭大學的研究人員量化了2021年周期性蟬的出現對鳥類進食模式及其下遊影響的廣泛變化。研究小組表示，這是為數不多的探索周期性蟬羽化事件對森林食物網的間接影響的研究之一。
這項研究發現，超過80種鳥類在它們羽化期間會伺機將它們的食物換成蟬。對蟬的瘋狂捕食減輕了對鳥類典型獵物森林毛蟲的一些捕食壓力，森林毛蟲因此大量增加，導致它們的宿主橡樹上更多的葉子受損。研究人員在美國Brood X山脈大西洋中部的兩個研究地點收集了他們的數據。
“我們的發現真正展示了這些生態係統是如何相互關聯的，植物、動物和各種生物是如何緊密相連的。“當你改變其中一種生物的行為或種群時，其影響會以令人驚訝的方式在生態係統中蔓延，”第一作者、前GW博士後研究員佐伊·格特曼-皮克林說。
“我認為重要的是要記住，隨著人類正在影響生態係統——通過氣候變化，通過開發自然區域，通過引入入侵物種——我們正在以令人驚訝的方式改變複雜的食物網。”
周期性的蟬羽化事件僅持續約五至七周。研究小組在蟬出現之前、期間和之後收集數據，部署誘餌毛蟲來跟蹤鳥類的進食模式。他們還招募了更廣泛的觀鳥社區的幫助，來眾包更多關於哪些鳥以蟬為食的觀察數據。
除了粘土誘餌毛蟲之外，研究人員還計算了橡樹上毛蟲在羽化期間的數量，並測量了它們對宿主樹木葉子造成的後續損害。
這些大規模的湧現事件不僅有助於科學家更好地理解特定食物來源的突然湧入如何重新連接複雜的食物鏈並破壞森林生態係統，研究作者表示，他們的發現對鳥類保護具有更大的意義。
“鳥類是食草昆蟲和植物所受損害的重要調節者。在過去的幾十年裏，鳥類的數量顯著下降，”研究報告的合著者、喬治華盛頓大學的生物學教授約翰·利爾說。“我們的研究讓我們看到了一個鳥類減少的世界會是什麽樣子。這將包括增加對林業和農業作物的損害，從而影響生產力和經濟。”
研究小組認為，他們的發現與蟬出現的生態後果有關，可能代表了一種更普遍的模式，盡管很少研究。
“每當一個大的資源脈衝，如內陸河流中每年大量的鮭魚卵，或特拉華灣的馬蹄蟹卵，改變了一個地區的普通捕食者的飲食，生態學家應該看看當典型的獵物暫時逃脫捕食時，食物網中發生的變化，”研究報告的合著者、喬治敦大學的生物學教授瑪莎·韋斯說。
科學家們預計，兩批周期性蟬將在2024年春天在中西部同時出現，這兩批蟬分別是第十三批和第十九批，上次發生在1803年。研究小組計劃繼續探索蟬對森林食物網其他部分的間接影響。