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蝉会用数学保护自己的物种吗

时间:2023-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:周期蝉生活在美国东部的森林里,属于周期蝉属,这个属共包括七个物种。蝉与数学的关联在于它们独特的生命周期。某些科学家推测,蝉基于质数的生命周期是为了智胜天敌。实际上,周期蝉可能是将质数当成了它们的自卫机制。蝉不是唯一会根据天敌来选择繁衍周期的生物。日本竹每120年才开一次花,科学家推测,这么长的开花周期是为了等待以竹子的种子为食的啮齿类动物死绝,同时也能有效控制啮齿类动物的数量。

数学概念:质数

要说昆虫富有数学智慧,你会觉得有趣吗?如果这种昆虫是周期蝉,答案肯定是有趣的。周期蝉生活在美国东部的森林里,属于周期蝉属,这个属共包括七个物种。当它们在树干上鸣叫求偶的时候,你可能听到过。

蝉与数学的关联在于它们独特的生命周期。大部分时间里,周期蝉都处于幼虫阶段,生活在地下,以植物的木质部(植物中将水分向上输送的组织)为食。几年后,它们破土而出,像蝴蝶一样,褪去自己的外壳,变成有翅膀的成虫,准备交配。蝉究竟何时破土而出呢?这取决于物种,这一刻通常是每隔13或17年,这两个数字并不寻常:13和17都是质数,只能被1和它本身除尽,5和11也是质数(参见第86章)。

蝉的生命周期为什么会蕴含质数呢?某些科学家推测,蝉基于质数的生命周期是为了智胜天敌。要了解质数是如何保护蝉不被其他动物消灭的,可以假设蝉每隔6年破土而出,由于6可以被1,2,3和6除尽,生命周期包含这几个数字的动物将与蝉的生活保持同步,这样一来,每一代初生的蝉更容易遭到攻击。不过,如果蝉选择在质数年份破土而出,蝉的幼虫在走向成熟的过程中,其他动物的幼虫恰好也在觅食的概率就小了很多。实际上,周期蝉可能是将质数当成了它们的自卫机制。

竹子

蝉不是唯一会根据天敌来选择繁衍周期的生物。日本竹每120年才开一次花,科学家推测,这么长的开花周期是为了等待以竹子的种子为食的啮齿类动物死绝,同时也能有效控制啮齿类动物的数量。不论它们种在哪里,都不重要———它们每120年才开一次花,就像钟表一样准时。

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