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轉(zhuǎn)載：原來(lái)昆蟲(chóng)竟然如此精通數(shù)學(xué)
戶(hù)兒
古希臘數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥拉斯曾說(shuō)過(guò)「萬(wàn)物皆數(shù)學(xué)」，他認(rèn)為數(shù)學(xué)是構(gòu)成宇宙的基礎(chǔ)。如果你留心觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，不僅我們的生活處處離不開(kāi)數(shù)學(xué)，就連昆蟲(chóng)世界也充滿(mǎn)數(shù)學(xué)奧秘。
昆 蟲(chóng) 與 質(zhì) 數(shù)
周期蟬
來(lái)源：en.wikipedia.org
晚秀蟬 Magicicada septendecim
美國(guó)著名的周期蟬（秀蟬屬M(fèi)agicicada ）俗稱(chēng)魔法蟬，其若蟲(chóng)的蟄伏周期長(zhǎng)達(dá)13年或17年，因而也被稱(chēng)為13年蟬或17年蟬。
也許大家會(huì)有疑問(wèn)，周期蟬為何會(huì)設(shè)定13或17這樣特別的數(shù)字作為自己的生命周期？
來(lái)源：wikipedia
要想弄明白這個(gè)問(wèn)題，我們首先要清楚13和17是什么樣的數(shù)字。
對(duì)數(shù)字比較敏感的小伙伴估計(jì)就能立馬想到，13和17都是質(zhì)數(shù)。在數(shù)學(xué)上，這兩個(gè)質(zhì)數(shù)代表除了1和它本身以外不能被其他數(shù)整除。
而在自然界，有研究學(xué)者猜測(cè)這兩個(gè)質(zhì)數(shù)生命周期可能意味著周期蟬與其他同類(lèi)及天敵相遇的概率大大降低。
來(lái)源：Ken Childs
一種觀點(diǎn)認(rèn)為，周期性蟬是從非周期性蟬進(jìn)化而來(lái)的，合數(shù)生命周期的蟬頻繁的相遇，而產(chǎn)生激烈的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)。而質(zhì)數(shù)生命周期的蟬在最少的相遇機(jī)會(huì)下相安無(wú)事，實(shí)現(xiàn)種群的存續(xù)。
比如，13年蟬和17年蟬， 每221年才會(huì)同時(shí)出現(xiàn)一次，這樣就最大限度地避免了爭(zhēng)搶食物的“搏殺”。
來(lái)源：ento.psu.edu
另一種假設(shè)認(rèn)為，周期蟬選擇質(zhì)數(shù)作為生長(zhǎng)周期，巧妙地避開(kāi)捕食者“有針對(duì)性”的生長(zhǎng)周期。蟬遇到的天敵的生命周期如果是蟬生命周期的因子，那么蟬被捕食的幾率就會(huì)大幅提高。
比如如果選擇12年為周期，那么蟬就會(huì)和1年繁殖一代、2年繁殖一代、3繁殖一代、4繁殖一代、6年繁殖一代以及12年繁殖一代的天敵重疊, 被吃掉的可能性就要大增。
而13年蟬和17年蟬，都是質(zhì)數(shù)蟬，可以幸運(yùn)地避開(kāi)這種遭遇天敵的可能性。
來(lái)源：www.ajc.com
當(dāng)然，從遺傳的角度也可以解釋為什么周期蟬的生命周期是13和17兩種質(zhì)數(shù)。如果是合數(shù)的周期，比如說(shuō)16年蟬，它的生命周期可能和1年蟬、2年蟬、4年蟬、8年蟬相遇重合， 這樣它的基因可能因雜交被反復(fù)“沖淡”，從而影響后代的穩(wěn)定性。
如果是13年蟬，那么它的生命周期將只和1年蟬相遇重合，基因被沖淡的可能性大大降低。
來(lái)源：www.pbslearningmedia.org
昆 蟲(chóng) 與 幾 何
蜜蜂
來(lái)源：calculate.org.au
蜜蜂的蜂巢是嚴(yán)格的六角柱形體。它的一端是六角形開(kāi)口，另一端則是封閉的六角棱錐體的底，由三個(gè)相同的菱形組成。蜂巢組成底盤(pán)的菱形的所有鈍角都是109°28′，所有的銳角都是70°32′。
如果要消耗最少的材料，制成最大的菱形容器正是這個(gè)角度。從這個(gè)意義上說(shuō)，蜜蜂稱(chēng)得上是"天才的數(shù)學(xué)家兼設(shè)計(jì)師"。
? Waugsberg
蝶卵
蝶卵形態(tài)變化多端，許多種類(lèi)表面常呈現(xiàn)幾何圖案的刻紋及種種突起。
六邊形：
來(lái)源：wewanttolearn.wordpress.com
珀灰蝶馬來(lái)亞種 Pratapa deva relata
來(lái)源：wewanttolearn.wordpress.com
三尾紫灰蝶 Arhopala abseus
其他形狀：
Photograph by Martin Oeggerli
阿多尼斯藍(lán)蝶的卵扁平盤(pán)狀，卵殼表面是縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)。表面凹凸不平的卵殼能夠最大限度地保護(hù)卵的安全。
來(lái)源：www.photomacrography.net
寶綠灰蝶的卵精巧可愛(ài)，模樣就像是從高空鳥(niǎo)瞰的大型體育場(chǎng)館。
昆 蟲(chóng) 與斐 波 那 契螺 旋 線
斐波那契螺旋線，也稱(chēng)“黃金螺旋”，是根據(jù)斐波那契數(shù)列畫(huà)出來(lái)的螺旋曲線。
來(lái)源：commons.wikimedia.org
自然界中存在許多斐波那契螺旋線的圖案，比如層疊生長(zhǎng)的多葉蘆薈，它的葉子緊密地按照螺旋結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)。
來(lái)源：darkroastedblend
多葉蘆薈
而昆蟲(chóng)中也存在斐波那契螺旋線，例如飛蛾的飛行軌跡：
飛蛾在夜間有一種特殊的導(dǎo)航方式：橫向定向。即它會(huì)與月亮(光源)保持一定的角度飛行，從而能夠保持直線的飛行路徑，但是，這種方式只在光源離飛蛾較遠(yuǎn)的情況下才有效。
? Al-Attar AliMohamed et al
當(dāng)有人造光源存在時(shí)，飛蛾會(huì)被人工燈光所欺騙，一直保持與人造燈光相同的角度飛行，由于它與光源的距離過(guò)近，它飛行的路徑已經(jīng)不是直線，而是一種螺旋的路徑。
來(lái)源：www.researchgate.net
蜂類(lèi)的巢穴結(jié)構(gòu)：
來(lái)源：www.smithsonianmag.com
黑類(lèi)四無(wú)刺蜂 Tetragonula carbonaria
蝶卵的精巧構(gòu)造：
來(lái)源：wewanttolearn.wordpress.com
美姬灰蝶錫金亞種 Megisba malaya sikkima
看到這里，只能說(shuō)昆蟲(chóng)的智慧遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象。
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