揭示蝉的出现对北美森林的生态影响

每 13 或 17 年，就有数十亿只蝉破土而出，在北美东部的落叶林中繁殖。这些昆虫最大规模的出现事件之一发生在 2021 年，当时，Brood X 蝉出现了。研究这一百年一遇的事件的研究人员现在正在揭示这一事件对森林生态系统的影响，特别是对鸟类、毛毛虫和树木的影响。

在今天发表在《科学》杂志上的一项新研究中， 乔治华盛顿大学、乔治城大学和马里兰大学的研究人员量化了 2021 年周期性蝉的出现对鸟类进食模式及其下游影响的广泛变化。研究小组表示，这是为数不多的探索周期性蝉出现事件对森林食物网间接影响的研究之一。

研究发现，超过 80 种鸟类在羽化过程中机会性地以蝉为食。对蝉的疯狂捕食缓解了鸟类典型猎物森林毛毛虫的捕食压力，森林毛毛虫的数量因此增加，导致寄主橡树的叶子受到更多损害。研究人员在 Brood X 范围大西洋中部部分的两个研究地点收集了数据。

“我们的研究结果确实表明了这些生态系统是如何相互关联的，植物、动物和各种生物体是如何紧密相连的。当你改变其中一种生物的行为或种群时，其影响会以令人惊讶的方式波及整个生态系统，”第一作者、乔治华盛顿大学前博士后研究员Zoe Getman-Pickering说。“我认为重要的是要记住，当人类通过气候变化、自然区域的开发、入侵物种的引入来影响生态系统时，我们正在以令人惊讶的方式改变复杂的食物网。”

周期性的蝉羽化事件仅持续约五至七周。研究小组收集了蝉出现之前、期间和之后的数据，并部署诱饵毛毛虫来追踪鸟类的进食模式。他们还寻求更广泛的观鸟社区的帮助，以众包更多关于哪些鸟类以蝉为食的观测数据。除了粘土诱饵毛毛虫之外，研究人员还计算了橡树上出现的毛毛虫的数量，并测量了它们随后对寄主树的叶子造成的损害。

这些大规模的出现事件不仅有助于科学家更好地了解特定食物来源的突然涌入如何重新连接复杂的食物链并破坏森林生态系统，研究作者表示，他们的发现对鸟类保护具有更大的影响。

“鸟类是昆虫食草动物和植物受到的损害的非常重要的调节者。在过去的几十年里，鸟类数量显着下降，”该研究的合著者、乔治华盛顿大学生物学教授约翰·里尔( John Lill )说。“我们的研究让我们得以一睹鸟类较少的世界可能是什么样子。这将包括对林业和农作物的损害增加，从而对生产力和经济产生影响。”

研究小组表示，他们与蝉出现的生态后果相关的发现可能代表了一种更普遍但研究很少的模式。

“每当巨大的资源脉冲，例如内陆溪流中每年盛产的鲑鱼卵或特拉华湾的鲎卵，改变了一个地区的综合捕食者的饮食时，生态学家就应该关注食物网发生的变化。当典型的猎物暂时逃脱捕食时。” 研究合著者、乔治城大学生物学教授玛莎·韦斯 (Martha Weiss)说道。

科学家们预计，两窝周期性蝉(第十三窝和第十九窝)将出现历史性的交汇，它们计划于 202 年春天在中西部同时出现，最后一次发生在 1803 年。研究小组计划继续探索蝉对森林食物网其他部分的间接影响。

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