美国300亿“17年蝉”破土而出,为何其他年份的17年蝉都消失了?
其实,承认生命的偶然性是个很难得事情,这是我在做进化过程中反复遇到的事情。
两个关键问题:
1,为何是13/17年这种质数?
2,即便是17年为周期,每年都应该有17年前的蝉出生,按理说周期不应该如此影响(可以类比人类,12年周期,为何每年都有新生儿?)。
————一、13/17年蝉的周期优势————
关于17年蝉的解读,一个男人在流浪的内容写的非常精彩了,各位移步去欣赏。
简单的说:因为17是个质数,他只能被1和17整除,所以,从天敌的角度,那么只有17年生的这一波天敌才会对他们造成威胁,而这种可能性还是蛮小的。
反过来,如果是16年蝉的话,不仅是一年生的,2,4,8等出生的天敌都可以对它们造成威胁。
我们简单的演示下:
下图用左边代替蝉,右边代替它的天敌。
假定蝉的天敌和蝉是形成稳定关系,非常的痴情,绝对不会换口味。
那么,1年蝉对应1年天敌,这样饮食稳定,会维持长期的种群数量恒定。
如果是2年蝉呢?那第二年的蝉就惨了,经常吃不到了,饿疯了。
类似的一直推下去,就会发现,时间间隔越长的,越容易让自己活下去,毕竟天敌等不了那么久啊。
当然,合数年份不会如此,比如,16年蝉的话,那么就会这样子
一种,大家都吃我的赶脚。
所以理论上,周期性越长且越是质数的,越好,比如13,17,19?
——————二、其他年份的17年蝉呢?——————
年蝉按理说应该是年年都有。
这就像人类,从出生到性成熟12年左右,但是我们并不会出现12年才有一波人,而是每年都有人类出生。
因为不管多少周期,理论上每一年都应该有。
如下图所示:
而我们目前看到的是隔了17年,意味着其他16年间的17年蝉,因为种种因素,死光了。
只剩下了某一年份的17年蝉活下来了,所以形成了强周期。
至于更短周期的蝉,吃一年蝉的之类的,人家年年吃年年有,不care啊,最多是时隔17年,碰到一次蝉特别多的,放开吃一顿,感觉就像来到了快乐星球。
除此之外,没啥影响,毕竟如果当年大量生殖,第二年没有17年蝉暴发了,那就大量饿死,最后恢复到常规的种群。
—————华点出现—————
但是这里面就有个很大的问题,既然如此,那理论上,3,5,7,11,13,17,19都有可能出现,甚至林雾喜欢的二十三年蝉也可以出现啊,为何不怎么听说?
我不得不说,恭喜你,发现了华点。
如果我说:可能这就是蝉生吧。
你一定会打我,但是,这极有可能就是真相。
———————偶然简直就是做进化的大敌——————
这就是我在现实中反复遇到的问题。
我是做遗传学出身的,进化也是我的一个方向之一(嗯,其实你会发现,在生物学里,生物信息学也是万金油,似乎啥都懂,毕竟生信本质上也是一门技术,因此和各学科交叉其实是情理之中的事情了。)
我非常希望就是经典的推论,出现xx是因为自然选择最优,然后出现了xx,这真是理想。
然而,现实太残酷,基本上很少遇到。
你会发现,经常有各种神奇的现象,甚至司空见惯的现象你都觉得难以解释。
举个例子,世界上的物种大概是几百万,但是我国的物种只有几十万这个规模,可能也就是十分之一吧。你可以问几百万个为什么,那就是,为何这些物种没有出现在中国?
比如,前两天比较受关注的长戟大兜虫为何没有生活在中国?
有人说,可能是中国环境特殊,那问下,入侵物种如何在我国存活下来的?那意味着,不少环境并不特殊。
事实上类似的问题一大堆,小龙虾为何出现在国外最后成为我国的畅销食物?大熊猫为何出现在川陕而没有出现在其他地方?中国为何没斑马?
真的很多时候,我就不得不去编个理由:
1,遗传漂变:
这是我们解释自然界比较让人难以理解问题的时候常见办法,尤其是面对同一个物种的基因频率差异的时候。
比如,我经常举的例子,狐臭
全球分布,本来有狐臭是祖先型,换句话,这是人类本来的样子。但是很神奇的是,中日韩狐臭比例非常低,不到15%,以至于在这些地方,狐臭都成了一种不正常现象。
为何会出现这种问题?目前主流解释就是:遗传漂变。
我们曾经的祖先来到东亚的时候,这个祖先恰好没狐臭,然后他的后代就基本没狐臭了。而在过去,狐臭本身并不会影响人的生存和繁衍,那么这种性状其实就无所谓了。
就这么简单。
2,自然选择
这是很多人更喜欢的解释,毕竟符合大家认知中的进化论。
比如为什么哺乳动物会出现高纬度的体型更大,低纬度的体型更小,就像东北虎和华南虎,再比如类似桦尺蠖这种经典验证自然选择的例子。
3,运气或者偶然
其实,这才是最常见的因素,基本上能够解释大部分的原理。
因为,自然界真的是太多的偶然了。而自然界中又不是理论来进行,就比如,你不可能让人类无限繁殖,你也不可能让人类随机交配最后达到哈迪温伯格平衡等等。类似的真空球形鸡也不会存在。
甚至更宏观尺度的,大灭绝,这种随机因素,谁能控制?
一场大灭绝,绝大多数物种狗带了,难道是因为他们进化的不好?不适应吗?
就比如今天,地球上依然有哺乳动物、爬行动物、两栖动物、鱼类、软体动物、昆虫。真能用一套理论解释为何他们就可以适应,而其他前辈不适应?
有时候,就是如此。
所以,为何主要是13年和17年蝉?
答案可能是:
其实曾经有其他年蝉,比如11年蝉,但是不少其他蝉很不幸的遇到了特殊的天气,刚出来冻死了大部分,然后又碰上了恰好大量的天敌,然后都被吃光了,最后只留下了13和17年蝉这两个比较特殊的。
而且理论上,如果17年蝉,它并不是只有17年的时候出现,应该是每一批次都有17年,但是可惜的是,另外16年之间的每一个批次都很不幸,所以留下了唯一一个批次。
事实上,这样的例子已经在被验证了。
比如浪哥提到的里面,就有好几组13年和17年蝉已经灭绝了。
你总不能说,其他的17年蝉就特殊,这几个灭绝的17年蝉就不特殊了吧?
这个时候,周期也不管用了。
这就是运气啊。