天南地北聊數學--17年蟬的生命密碼

維尼老師 |2013.10.31
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蟬是夏日歌手,炎炎夏日,高亢清亮的蟬聲替世界增添了許多昂然生氣。大家都知道,蟬的若蟲生活在地底下,吸食樹根液汁生長,經過漫長的等待,終於變為成蟲爬到樹梢上,目的是為了傳宗接代,孕育下一代,可說是個地底隱士。

但是,一隻蟬在地底下隱居短則一年,長則數年的時間,成蟲時期卻只有短暫的幾星期。這種生物的生命型態實在非常特殊。

不同種類的蟬的生命周期也大不相同,有一年或一年以內的,大部分則是三到五年以上,例如台灣的紅脈熊蟬就是五年一個世代。而在北美洲有一種生命周期非常長的「十七年蟬」,若蟲要在地底下待上整整十七年,才會爬出地面羽化成為成蟲。於是同一地區,每隔十七年就有數以百萬計的十七年蟬出現,而中間的十六年完全不見蹤影!另外還有一種十三年蟬,也有相同的情形。

說到這兒,除了讚嘆造物者的神奇之外,不知道小朋友有沒有發現,這兩種生命周期非常長的蟬,其周期分別是十三和十七,兩者都是質數。這只是巧合嗎?還是有什麼原因呢?

有的。科學家曾經推測,可能當初這種蟬有一種寄生物,假設這種寄生物的生命周期是二年,蟬要避開這種寄生物的最好方法,就是避開二的倍數的生命周期;同樣的,如果這種寄生物的生命周期是三年,那就避開三的倍數的生命周期。

依此類推,蟬的最佳生存策略就是選擇一個質數的生命周期,這樣一來,和寄生物相遇的機率就非常小了!是不是很奇妙呢?

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