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质数冥冥中保护着“周期蝉”

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  让我们先了解什么是质数,质数就是除了1和它自身,不能被其他自然数整除的数,如2,3,5,7,11,13……质数有无穷多个。好,了解后就请看它和“周期蝉”的关系。
  大家知道,自然界的丛林法则是:大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,一切只为生存。那么,最低端的物种只能被吃,又如何生存?一旦它被吃光了,它的上家不是要饿死吗?上家饿死了,上家的上家没得吃,不又饿死吗?这样推算下去,自然界最终不就横尸遍野了,但为什么没出现这种恐怖情形?时至今日,生物自顾遵循丛林法则,大自然仍生机盎然。秘笈何在?这不能不佩服低端物种的对策——我极其容易生存繁殖,多得让你上家一时吃不过来,只要有剩余,就生生不息,就来个“野火烧不尽,春风吹又生”。
  看看最低端的单细胞浮游生物吧,只要有水有阳光就遍布江河湖海,虾兵蟹将能将之赶尽杀绝?当然,除了“多生快生”这个策略外,处于低端的各种生物还有各自的“杀手锏”,尽量降低被吃的概率,那才能真正站稳脚跟。
  所谓低端生物是无脑的,不会发明什么“杀手锏”,但上天赋予它们本能,有些本能竟与能掐会算的人类媲美,那就难怪它们能生生不息啦。
  美国有一种蝉叫“周期蝉”。周期蝉分十三年蝉、十七年蝉两种。它们幼虫时生活在黑漆漆、阴森森的泥土里,吸食树木根茎的汁液长高长大,然后在第13年、第17年的初夏悄悄钻出泥土,爬上高树,蜕去金灿灿的外壳,长出透明、轻薄的双翼——其状就如我们常见的蝉。接着,成年的雄蝉“知了,知了”般齐声高歌,雌蝉被这炽烈的情歌打动,与雄蝉交配并产卵。此后,雄蝉、雌蝉便相继离世了。它们从幼虫到蝉,共只有13或17年寿命,大部分时间藏身地底,只在最后一个夏天出现在人间。
  为什么它们的出现(死亡)不迟不早,恰恰每逢第13年或第17年?13和17都是质数啊。周期蝉的幼虫在地底休养十多年,长得肥肥胖胖,一钻出地面,立马就成为海陆空无数捕食者的美味佳肴,像黄蜂、麻雀、水鸟、松鼠、鼹鼠、负鼠、蜘蛛、鸭、蛇、龟、猫和狗……怎能放过这优质高蛋白!我们人类也有拿它做烧烤的。周期蝉要想劫后余生,就非要用超量生育这个“笨”方法不可,让你一时间吃不完。
  周期蝉还有一个“聪明对策”,凭借着这个“杀手锏”,就能尽量降低被吃的概率,我们姑且把这个叫“质数周期法”吧。
  试想,如果周期蝉破土而出时,正碰上捕食者们养育出后代,即使捕食者它们只生育几个崽,那就多了几倍的嘴啊,周期蝉就要数倍毙命,它们瞬间将被抢吃一空,说不定一只也留不下来。
  如果周期蝉是十二年蝉,第12年出现时,正撞上每2年、每3年、每4年、每6年出生的捕食者幼崽们,因为12是合数,可以分解为3和4,2和6;如果是十八年蝉,第18年出现时,等待它们的将是每2年、每3年、每6年、每9年出生的一张张捕食者幼崽嗷嗷待哺的嘴巴,因为1 8也是合数,可以分解为3和6,2和9。合数与质数相对。合数指自然数中除了能被1和本身整除外,还能被其他数(0除外)整除的数。
  于是,周期蝉“决定”舍弃合数,采用质数,作为族群的生命周期。质数只能被1和它自身整除,换句话说,只有与质数周期同步出生的捕食者的小崽子们才能食到“周期蝉”。例如,当五年蝉出现,唯有每5年出生的捕食者的小崽子们生来就有口福。每2年、每3年、每4年呱呱坠地的,坠地时就没这营养品了,因为5是质数,不能分解为2或3或4。
  那么选择哪一个质数年,作为蝉的出现周期,更好地躲开捕食者的小崽子们呢?周期蝉最后敲定13和17这两个质数。
  为什么?为了拖时间,减少与捕食者的小崽子们撞上的机会。假设多数幼崽每5年出生,那么隔上85年(17×5=85),十七年蝉才遇上这么一大群饥肠辘辘的天敌。
  选择这两个质数,而不只选一个,也是周期蝉“用心钻研”的结果。如果只挑一个13,那么每逢第13年,所有周期蝉涌上地面,互相你踩我踏,就难免有一些无谓牺牲。现在,周期蝉分13年、17年两批出现。它们想重逢,可要等上两个多世纪了(13×17=221)。
  看了十三年蝉、十七年蝉的生存本能,你能不叹服大自然的神机妙算吗?不过,周期蝉是傻呼呼的,毫不知情,只有人类有此数学头脑,解释出来罢了。那人类能不能用自己出类拔萃的数学大脑,不但刺探出天机,还进一步利用天机造福自己呢,答案是肯定的,不过那是下一篇的内容了。希望你继续守候哦!
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  十七年蝉和十三年蝉不是普通的蝉,每隔十七年、十三年才会出现一批。它们躯体呈黑色,翅膀半透明,红红的眼睛还能发光,晚上看上去就像极小的火把。它们外貌丑陋,但对人类并没有什么害处,不咬人,不叮人。它們飞行速度缓慢,撞人撞树都是习以为常的事情。每到复苏的季节,雄蝉就会放声歌唱,吸引雌蝉的注意,这种富有节奏和冲击力的声音常常让人无法淡定。
  十七年蝉在保持生态平衡的过程中起着至关重要的作用。蝉打凿通道可以松软泥土,使泥土通风。虽然它们靠吸食树木的汁液为生,对小树有危害,但能给大树修剪枝叶。它们为鼹鼠、老鼠、蛇和燕雀等动物提供了营养丰富的食物,而死后,数十亿具尸体也会为顶层土壤提供大量宝贵的氮肥。
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