有一種專屬于夏日的災(zāi)難，名為“蟬災(zāi)”，一旦發(fā)生，那景象可謂十分壯觀。

蟬的種類很多，每種蟬都有著屬于自己獨(dú)特的生命周期，最為典型的例子就是北美洲的13年蟬和17年蟬。這些周期蟬，一生絕大部分時(shí)光是以“若蟲(chóng)”形態(tài)在幽暗的地下度過(guò)的，它們?cè)诘氐子么涛娇谄骷橙?shù)木根部的汁液。若蟲(chóng)在土壤深處建造隧道般的居所，經(jīng)歷數(shù)次蛻皮，緩慢積累生命的能量。當(dāng)特定的周期到來(lái)，它們仿佛被無(wú)形的生物鐘喚醒，在幾周內(nèi)便會(huì)集中破土羽化。

如果你仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是13還是17，它們都是質(zhì)數(shù)。

蟬類選擇13或17年這樣的質(zhì)數(shù)周期，絕非偶然。在億萬(wàn)年的進(jìn)化長(zhǎng)河里，它們摸索出了一條對(duì)抗天敵的絕妙策略——利用數(shù)學(xué)規(guī)律打破捕食者的同步節(jié)奏。假設(shè)一種蟬的生命周期為12年（非質(zhì)數(shù)），那么它可能遭遇的天敵就包括了：生命周期為2年的天敵（每6代相遇一次），生命周期為3年的天敵（每4代相遇一次），生命周期為4年的天敵（每3代相遇一次），生命周期為6年的天敵（每2代相遇一次）。

每一次相遇都意味著一次劫難。然而，當(dāng)蟬的周期變?yōu)?3年或17年這樣的質(zhì)數(shù)時(shí)，局面徹底改變。

質(zhì)數(shù)只能被1和自身整除的特性，使得只有生命周期恰好為13年或17年的天敵（或它們的整數(shù)倍）才可能與其穩(wěn)定同步。大自然中生命周期如此漫長(zhǎng)且恰好匹配的天敵極為罕見(jiàn)。通過(guò)質(zhì)數(shù)這一數(shù)學(xué)壁壘，蟬群極大降低了被捕食者“鎖定”的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)多個(gè)周期的蟬恰好在同一年破土而出時(shí)，表面上看起來(lái)，似乎對(duì)于某些動(dòng)物來(lái)說(shuō)是一場(chǎng)盛宴的開(kāi)始。

鳥(niǎo)類、松鼠、浣熊甚至家犬，都在這場(chǎng)突如其來(lái)的盛宴中吃得肚皮滾圓。

然而即便天敵們竭盡全力捕食，面對(duì)如此龐大的基數(shù)，它們所能消滅的個(gè)體也只是滄海一粟。絕大多數(shù)蟬得以在喧囂中完成求偶、交配和產(chǎn)卵的使命。這種“捕食者飽食”效應(yīng)，正是蟬群同步爆發(fā)的核心生存優(yōu)勢(shì)之一。那么問(wèn)題來(lái)了，蟬這種動(dòng)物潛藏于地下，它是如何精確把握時(shí)間周期的呢？這其實(shí)依賴于蟬類體內(nèi)精密的生物計(jì)時(shí)機(jī)制。

科學(xué)家們推測(cè)，若蟲(chóng)在地下能感知到樹(shù)木汁液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)隨季節(jié)變化的微弱信號(hào)，如同一座看不見(jiàn)的“年輪時(shí)鐘”。

通過(guò)累計(jì)記錄這些季節(jié)更迭，蟬群實(shí)現(xiàn)了跨越十余年的精準(zhǔn)同步。不同地理種群嚴(yán)格遵循各自的時(shí)間表，避免了不同種群間的雜交，維持了周期策略的純粹性。當(dāng)震耳欲聾的合唱落幕，完成繁衍使命的成蟲(chóng)如雨點(diǎn)般墜落大地。這場(chǎng)死亡的盛宴并未終結(jié)生命的循環(huán)——相反，它開(kāi)啟了另一場(chǎng)滋養(yǎng)。

數(shù)十億蟬的遺骸化作富含氮、磷等養(yǎng)分的有機(jī)肥料，被土壤吸收，滋養(yǎng)著森林植被。

研究表明，在蟬大發(fā)生的次年，樹(shù)木生長(zhǎng)常出現(xiàn)明顯加速。它們以生命為代價(jià)哺育了森林，也孕育著蟄伏地下的下一代——那些新生的若蟲(chóng)將再次鉆入土壤深處，等待下一個(gè)13年或17年的輪回。蟬群的質(zhì)數(shù)周期，是生命智慧與數(shù)學(xué)法則在時(shí)間長(zhǎng)河中的一次壯麗共振，渺小的昆蟲(chóng)以數(shù)億年的堅(jiān)持，在地球生態(tài)的棋局上，落下了這枚以質(zhì)數(shù)鑄就的生存妙手。

來(lái)源: 科學(xué)信仰