221年一相遇！这两种周期蝉演绎动物界的“白娘子与许仙” _小知识

出品：科普中国
建造：年夜阪年夜学张昊
监制：中国科学院计较机收集信息中间
白素贞期待了千年才与许仙断桥相会，可见缘分固然妙不成言，却也可遇不成求。
宿世界上有两种蝉，一种每13年呈现一次，一种每17年呈现一次。接下来请听好这道五年级奥数题：17年蝉和13年蝉要距离几多年才会相遇一次？相信两个质数最小公倍数的求法大师仍是没健忘的，谜底是221年！的确久到白素贞都快当作仙了！
不外，接下来这道题就有点超纲了，它们在221年一次的相遇中，会不会做一些羞羞的不成描述的工作？这个问题的谜底比来还真被科学家揭开了。

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什么是周期蝉？13年或17年一轮回
蝉是中国老苍生很是熟悉的虫豸之一，出格是在海说神聊京以南的良多地域，每年盛夏总会有无数蝉附着在高峻的乔木之上，制造难听的鸣响。蝉生射中的年夜部门期间是糊口在地下的幼虫状况，幼虫以树根汁液为食，逐渐发育当作长，在生命的最后一个月摆布钻出地表成仙为当作虫。之后，传宗接代就当作为他们独一的方针：雄蝉依靠腹部的发声器官——鼓室制造出高达100分贝的声响，以此吸引雌蝉前来交配。
今朝记实在案的蝉已经有快要3000种，此中绝年夜部门种类的发展周期都在1到5年。以海说神聊方常见的油蝉（俗称知了）为例， 0龄幼虫在产卵后的初年卵内越冬，第二年6月孵化完当作，当作为1龄幼虫，此时身体年夜部门器官都已发育当作型。 1龄幼虫潜入地下，冬眠5年，颠末4次蜕皮后在第六年炎天钻出地表。
不外，在海说神聊美的良多地域，一些特定种群蝉的发展周期很是长，以13年或17年为一个轮回，是以被称为周期蝉。它们的幼虫在地下冬眠13或17年后，同种蝉的若虫同时破土而出，在4到6周内完当作成仙、交配、产卵、随即灭亡，从卵中孵化的幼虫再钻入地下，起头一个新的生命轮回。

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（周期蝉的生命过程，来历：参考文献6）
从基因角度进行的遗传学阐发表白，这两种蝉年夜约是180万年前从统一祖先分化出来的。今朝， 13年蝉本家儿要分布在美国东南部的几个地域，分为3个亚种，现存3个种群。 17年蝉则本家儿要分布在纽约四周等东海说神聊部地域，分为4个亚种，现存12个种群。一向以来，除了按期年夜爆发带来的冲击感，周期蝉的各种谜团都令科学家费解。

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（周期蝉现存的15个种群）
它们的生命周期为何如斯之长？13和17如许的质数周期真的是偶尔为之？
科学家认为，周期蝉的生命周期如斯之长是基于两年夜考虑：
起首，周期蝉这个物种降生早期，海说神聊美年夜陆的炎天要比此刻严寒，偶然会呈现持续两三年的冷夏。若是周期蝉采用两三年的短生命周期，很可能会接连履历几回冷夏，进而遭到团灭，这对种群的存续会造当作不小的威胁。而采用长周期则可以避免呈现如许的问题，提高种群的存活率。
事实上，曾经可能存在的环境是，昔时周期没有这么长的兄弟种群都被冻死了，出格是17年蝉糊口的纬度更高，是以需要冬眠的时候也稍长一点。更长的冬眠时候也令17年蝉拥有更好的发育状况，进而具有更多的营养来进行生殖。有证据表白， 17年蝉的产卵能力要高于13年蝉。