Ilmiön perimmäinen syy yhä kiistanalainen
Fennoskandian pohjoisosissa monien nisäkäs-, lintu- ja hyönteislajien kannantiheyden on havaittu vaihtelevan voimakkaasti ja suhteellisen säännöllisissä jaksoissa eli sykleissä. Esimerkiksi pienjyrsijöillä huippuvuoden kannantiheys saattaa olla 100-kertainen verrattuna kannan aallonpohjaan sattuvaan vuoteen. Kannantiheyden vaihtelurytmi eli peräkkäisten kannan huippuvuosien väli on selkärankaisilla eläimillä, kuten nisäkkäillä ja linnuilla, yleensä 3-5 vuotta. Hyönteisistä mm. tunturikoivikoita ajoittain paljaaksi syövällä perhosiin kuuluvalla tunturimittarilla kannanvaihtelun sykli on pidempi, sillä kannan huippuvuosien väli on 9-10 vuotta.
Jaksoittaisten vaihteluiden rytmiä luonnehtivat lyhyt eläinkannan huippuvaihe, nopea kannan romahdus aallonpohjaan ja vähintään pari vuotta vievä kannan kasvuvaihe kohti uutta kannan huippuvuotta. Jaksoittaisten kannanvaihtelujen esiintyminen on selvimmin havaittavissa 61.- 63. pohjoisen leveysasteen pohjoispuolella. Sen eteläpuolella kannanvaihtelut tulevat epäsäännöllisemmiksi ja eläinkantojen tiheys pysyy pääsääntöisesti melko vakaalla perustasolla.
Siinä missä eläinkantojen melko säännöllisten syklisten vaihteluiden esiintyminen pohjoisilla alueilla sinällään on tutkijapiireissä yleisesti hyväksytty fakta, on kuitenkin esitetty lukuisia erilaisia ja kilpailevia teorioita siitä, mikä on perimmäinen syy ja mekanismi ilmiön takana. Ilmiön taustalla olevien mekanismien ymmärtämisellä on merkitystä paitsi tutkimuksellisesta eli luonnon toimintamekanismien selvittämisen näkökulmasta myös taloudellisistakin lähtökohdista. Koska metsäpuiden taimia vahingoittavat pienjyrsijät kuuluvat syklisesti vaihtelevien eläinlajien joukkoon pohjoisessa, myös metsäpuiden taimille aiheutuvien vaurioiden yleisyys vaihtelee jaksoittaisesti. Tällä voisi olla merkitystä metsätaloudellisten toimenpiteiden ajoittamisen kannalta. Lisäksi pohjoisessa syklisesti vaihteleviin eläinlajien joukkoon kuuluvat useat pienet ja keskikokoiset riistaeläimet, kuten jänis ja metsäkanalinnut. Edelleen myyräkuumeen tapaisten jyrsijöiden ihmisten levittämien tautien yleisyys on suurimmillaan jyrsijäkantojen ollessa tiheimmillään.
Pohjoisten eläinkantojen syklisten tiheysvaihteluiden selitysmalleista eniten kannatusta viime aikoina on saanut ns. petoteoria. Tämän teorian ydinajatus on, että koko po. ilmiön taustalla käynnistävänä voimana on pienjyrsijöiden ja niitä saalistamaan erikoistuneiden eli ns. spesialistipetojen vuorovaikutus. Spesialistipedoista keskeisimpänä pidetään lumikkoa, joka pienikokoisena pystyy liikkumaan talviaikaan jyrsijöiden lumitunneleissa, mikä mahdollistaa tehokkaan saalistuksen paksussakin lumessa. Toisaalta pienikokoisella lumikolla ei ole juurikaan mahdollisuuksia turvautua jyrsijöitä suurempiin eläimiin vaihtoehtoisina saaliskohteinaan. Lumikkoa hieman suurikokoisempaa kärppää voidaan myös pitää ainakin jonkinasteisena pienjyrsijäspesialistina saalistuksessaan.
Spesialistipetojen vaikutus pienjyrsijäkantoihin on epävakauttava ja rajuja kannanvaihteluita luova, koska nämä pedot runsastuvat runsastuvien jyrsijäkantojen myötä viiveellä ja lopulta tarpeeksi lisäännyttyään kääntävät jyrsijäkannat laskuun. Jyrsijöiden harvinaistumisesta huolimatta spesialistipedot eivät mielellään vaihda muihin saaliseläimiin, vaan entistäkin kiivaammin koettavat löytää koko ajan harvinaistuvia jyrsijöitä. Tämä ei suo jyrsijäkannoille toipumismahdollisuutta, vaan ne romahtavat nopeasti. Jyrsijäkantojen toipuminen voi alkaa vasta spesialistipetokantojen romahdettua ravinnonpuutteen seurauksena.
Suurempiin eläimiin, kuten riistanisäkkäisiin, jyrsijäkantojen vaihtelu välittyy monia vaihtoehtoisia ravintokohteita käyttävien ns. yleispetojen, kuten ketun, mäyrän ja supikoiran, välityksellä. Yleispedot reagoivat herkästi jo vähäiseenkin jyrsijöiden vähentymiseen lisäämällä muiden vaihtoehtoisten saaliskohteiden käyttöä. Tämä tietää lisääntyvän saalistuspaineen kohdistumista esim. maassa pesivien metsäkanalintujen poikueisiin ja jäniksiin.
Se, että syklisiä kannanvaihteluja ei esiinny etelässä, johtuu petoteorian mukaan spesialisti- ja yleispetojen erilaisista osuuksista verrattaessa pohjoisen ja etelän kokonaispetokantoja. Pohjoisen petokantoja dominoivat myyräkantoja epävakauttavat ja siten syklisiä kannanvaihteluja synnyttävät spesialistipedot. Etelän petokannoissa on suhteellisesti runsaammin yleispetoja kuin pohjoisessa. Yleispetojen vaikutus saaliseläinkantoihin on kannanvaihteluja tasoittava, koska ne herkästi reagoivat saaliseläinpopulaatioiden tiheysvaihteluihin siirtyen saalistamaan kulloinkin runsastumassa olevaa saalislajia. Tällöin yksikään yksittäisen saaliseläinlajin kanta ei etelässä pääse nousemaan juurikaan normaalia perustasoa korkeammalle tiheystasolle. Koska yleispedot eivät pienjyrsijäspesialistipetojen tavoin pääse liikkumaan jyrsijöiden lumitunneleissa, etelän ohuempi lumipeitekin suosii yleispetojen kannanvaihteluja tasaavaa vaikutusta.
Petoteorian tutkimuksissa saama voimakas tuki ei kuitenkaan tarkoita, että pohjoisten eläinkantojen syklisten vaihteluiden syyt olisivat lopullisesti ja tyhjentävästi selvitetyt. Osa tutkijoista pitää mahdollisena, että kasveja syövien saaliseläinten syklisissä kannanvaihteluissa osatekijänä voivat vaikuttaa myös ravintokasvillisuuden muutokset. Kasvinsyöjäeläinkantojen tihentyessä ne saattavat kuluttaa parhaat ravintokasvit niin loppuun, että niiden on turvauduttava heikompilaatuisiin kasvilajeihin. Lisäksi kasvinsyöjien laidunnus voi laukaista eli indusoida ravintokasveissa ns. haitta-aineiden tuotantoa, jotka alentavat kasvien ravintoarvoa. Nämä kasvillisuuden muutokset voisivat selittää sen petoteoriaan yhä sisältyvän ongelman, miksi yleensä syklisissä eläinkannoissa spesialistipetojen kannankasvu koskaan saa kiinni saaliseläinpopulaatioiden kannankasvun. Kasveja syövien saaliseläinkantojen kasvu voisi tämän ns. synteettisen selitysmallin mukaan ensin hidastua tai jopa pysähtyä kasviravinnon heikkenevän laadun seurauksena, jolloin spesialistipetokantojen kasvu ehtisi saada kiinni saaliseläinten kannan kasvun.
Useiden vuosikymmenten tutkimusponnisteluista huolimatta pohjoisten eläinkantojen jaksolliset kannanvaihtelut tarjoavatkin vielä paljon tutkittavaa, ennen kuin ilmiön taustalla olevien mekanismien kokonaisuus on edes joltisestikin selvitetty.