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13年か17年で大発生する 素数セミ (周期セミ) の謎  





 周期ゼミ(素数ゼミ)は世界で最も長生きする昆虫の1つだが、寿命が奇妙なほど正確である理由は誰も知らない。周期ゼミはきっかり13年または17年だけ生きる。このセミの生物時計がこれほどまでに正確な理由を説明するモデルを、日本の研究者たちが提示している。

 周期ゼミは、13年または17年の一生の99%を、地中で幼虫のまま、木の根から養分を吸って過ごす。特定の年の夏がくると、周期ゼミの幼虫はいっせいに地面から這い出す。1本の木の根もとから、数日間に最大4万匹もの幼虫が出てくることがある。

彼らが地中で過ごす期間が興味深いのは、13年または17年という長い時間を正確に計っているだけでなく、13も17も素数――それ自身と1以外では割り切れない数――だからだ。

2009052522-1_convert_20090527101757.jpg



生活周期が比較的大きな素数になっているのは、13年ゼミと17年ゼミの交雑する可能性が最小限になるからだという説が有力だ。たとえば、これが5 と7という小さな素数だったとしたら、35年に一度、成虫になる時期が一致する。生活周期が長くても、たとえば12と16のように素数でない数だった場合、12年ゼミと16年ゼミが交雑する可能性は48年ごとに出てくる。13と17のように大きな素数なら、両者が交雑する機会は221年に一度しかめぐってこない。

数学的にはその通りだと思えるが、なぜセミが交雑の可能性を最小限にする必要があるのかは分からない。そこで静岡大学の吉村仁教授は、根本的理由を探るために数学モデルを開発した。13年ゼミと17年ゼミが交雑した場合、生活周期が中程度の長さ――たとえば15年――の子孫が生じるかもしれない、と吉村教授は考えた。その場合、仲間の大多数が成虫になる年より2年早く、あるいは2年遅れて、地中から這い出すことになる。

周期ゼミは大量に発生することを生存のための武器としているため、このような時期のずれは問題だと、吉村教授と共同で研究を行なっているJohn Cooley氏は言う。セミは捕まえるのが容易で、噛みついたり刺したりすることもないため、捕食者の餌食にされやすい。しかし、何万匹というセミがいっせいに出現した場合、特定の個体が捕食される危険性はゼロに近くなる。

***

Cooley氏は、今回のモデルにはいくつかの仮定が含まれていることを認めている。セミを研究するのはなかなか難しく、生態や進化について多くの謎が残されているからだ。たとえば、交雑によって本当に中間的な生活周期を持つ子孫が生まれるかどうかは分かっていない。また、現在は13年ゼミと17年ゼミの生息地は重なっておらず、今のところ交雑が生じる可能性はない。ただし、最初に分化して以来、それぞれの分布はおそらく変化しているはずだ。

「このことは、セミの個体密度が低くなったときにどんな問題が起きるかを理解する助けになり、今回の考え方がどの程度確からしいかを知る手がかりになる。この問題が明確に数学的な扱いを受けるのは今回が初めてだ」と、Cooley氏は述べた。

[周期ゼミは、セミのうちMagicicada属に属する複数の種の総称で、米国東部に分布する。17年蝉と13年蝉の他に、化石種として12年蝉、14年蝉、15年蝉、16年蝉、18年蝉が発見されている。周期的発生および素数年発生の適応的意義を最初に指摘したのは1966年のLloyd and Dybas。吉村教授の著作に『17年と13年だけ大発生?素数ゼミの秘密に迫る!』(ソフトバンククリエイティブ刊)がある]

WIRED NEWS
http://wiredvision.jp/news/200905/2009052522.html




*当ブログは、読みやすくなるよう若干の「編集」が入っております。
どうしても気になる方は、現行スレをご覧下さい。




3 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 13:48:50 ID:T0VnLXlg
化石種の繁殖周期が、一年のオーダーで分かるのか。


4 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 13:50:44 ID:CJ444557
決して砕けない。


7 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 13:59:46 ID:ng2Txkh3
>>4のIDの「444557」って素数かも!?誰か調べてくれ。

8 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:00:42 ID:yF2UF8Qe
>>7
3で割れる。


9 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:01:03 ID:ZFb3xStd
>>7
なにそれ怖い。


12 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:07:21 ID:eKQ/Wkbq
素数だね。



6 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 13:57:35 ID:kvYek9Te
宇宙の構造は虚数を用いないと解けない、虚数を用いた場合、素数はその正確を失う。
よって素数セミの周期が素数である理由は素数であることにない。


14 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:13:36 ID:4WakN4MV
研究を進めてアブラゼミを13年に一度しか涌かないようにしてくれ。

23 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 15:33:16 ID:liij/f9L
>>14
最近は電灯の明かり頼りに、夜まで鳴くようになったからな。
人間のライフスタイルに合わせて鬱陶しく進化してやがる…



15 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:14:51 ID:SJS9YvY0
これ何で11年のセミがいないのか凄い気になるんだが…


16 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:18:36 ID:azYmhOrx
こんなの偶々だろ?
日本のセミは7年で大人になるわけで、全然素数じゃないじゃん。

18 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:25:46 ID:ng2Txkh3
>>16
7年は素数だが…


35 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 16:51:10 ID:NIvLZCqV
>>16
7年じゃないぞ?アブラゼミでももっと短い。


49 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 19:30:06 ID:FEi1k2Ic
>>16
そのセミが7年に一度いっせいに羽化するわけじゃないでしょ。
周期セミとはそこが違う。



17 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:24:03 ID:CN/+tN/h
ヒキコモリにも、13年ヒッキーと17年ヒッキーがいるわけだ。
221年に1回、みんな出てきて無茶やるんですわ。

55 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 21:20:52 ID:iE8SotKz
>>17
ヒッキーが一斉に出て来るところを想像して吹いたw



19 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:43:52 ID:m+fJzaXS
これと同じ説明をグールドの本で読んだ。


20 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:46:55 ID:VA3kQTl2
このセミが成虫になった年は、木の成長が物凄くて年輪がめっちゃ分厚くなるんだよな。
虫って栄養あるんだろうな。

29 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 16:02:21 ID:ZVO9ZND7
>>20 
みんな成虫になって、樹液吸われないからでは?



21 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 14:51:43 ID:zP1EzI3s
落ちつけ…心を平静にして考えるんだ…こんな時どうするか…

2…3、5…7…11…13…17…19。
落ちつくんだ…『素数』を数えて落ちつくんだ…

『素数』は1と自分の数でしか割ることのできない孤独な数字、私に勇気を与えてくれる。

66 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 22:16:42 ID:qhXiUxfv
>>21
素数が一つ
素数が二つ
素数が三つ....

眠気も与えてくれないな。



22 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 15:25:21 ID:pK3+gx3O
周期が素数になっているっていのもあれだが、そもそもなんでほぼ全個体が一斉にでてくるんだ?
別にみんなばらばらに出てきても良いじゃん、密度依存の効果で一斉にでてくるのかな?


25 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 15:41:08 ID:9pNrVSUw
>化石種として12年蝉、14年蝉、15年蝉、16年蝉、18年蝉が発見されている。
素数である事には特に意味が無いで、終了なのでは?

27 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 15:49:30 ID:KnVw0VJr
>>25
素数の種だけが生き延びることが出来たってことでは?
つか、化石種の周期ってどうやって調べるんだ?


29 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 16:02:21 ID:ZVO9ZND7
>>27
成虫の化石があれば年齢が分かる、成虫の年齢=寿命=周期だしね。


34 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 16:48:05 ID:NIvLZCqV
>>25
つまり素数じゃなかった種は、子孫が分散して氷河期乗り越えられなかったってことだろ?



28 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 15:56:29 ID:zApy4Pdw
それより鉄の橋とかに擬態で張り付く、リベット蝉とかを論議してほしい。


36 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 16:53:46 ID:SHhbtaOL
日本のセミ(日本に限らないと思うが)が、毎年、出てくる理由にはならんがな。
13年や17年に一回、種のほぼ全数が成虫になって交尾する方が効率が悪いと思うが…

40 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 17:05:43 ID:NIvLZCqV
>>36
効率はいいんじゃね?直ぐ隣に同じ種のセミがいるんだから。それより寄生虫とか発生したら一斉に死んだりする確率高いと思うのだが、そういうのくぐり抜けてきてんだよな。不思議。

あとあれだけ数がいたら、幼虫時代の地中の過密度も凄いもんだろ?セミが何齢幼虫まであるか知らんが、高齢になればなるほど、餌の取り合いも激しくなるわけだろうし。

よく植物の方ももってるなと。 てか地面掘ったらセミだらけで気持ちわるそうだなw



38 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 17:04:17 ID:ulBXqm2+
オイラの交尾周期は23年経っても、まだこない。


41 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 17:08:06 ID:pK3+gx3O
>>1を読むと、その辺りは捕食者回避説で説明しているのではないかと。
だったらなんで他の蝉はそうしない、コイつらだけが可能になった理由の説明にはならんよな。


43 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 17:12:23 ID:eVea8CbW
221年に1回両方出てくるって、次は何年?


44 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 17:22:43 ID:j+WJGERf
コンクリートやアスファルトの下で、一体何兆匹のセミが童貞死したことやら…
切ないねぇ…


45 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 17:32:27 ID:jLuCE9YA
毎年13年ゼミがでても良いじゃないか!織田信長の鉄砲隊の活躍を見ろ。

48 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 17:45:13 ID:liij/f9L
>>45
毎年爆発したら、捕食者も爆発的に増えて共倒れじゃないか!
13年溜めて前回の爆発で増えた捕食者が餓え死に絶えた頃に、再爆発する兵糧攻めじゃよ。



46 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 17:32:58 ID:eWablKOX
一本の木から4万匹だと?4匹の間違なんじゃ…

69 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 22:52:26 ID:qvuKB4Ix
>>46
虫が嫌いな人は見ない方がいいかも。



54 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 21:15:05 ID:UTeX82Q8
それ以外の周期の蝉が絶滅したと見るべき。種として蝉が滅びつつあると考えれば合理的なアイデア。ゲーム理論的解析を持ち込んだら失敗する典型例。

65 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 22:07:33 ID:DxNGpu8Z
>>54
何言ってんだ。



57 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 21:22:56 ID:4zH5H8dy
偶然に理由つけようとして、最小公倍数で説明できたつもりになってるってことか。
交雑しないように遺伝子が仕組んだって言う前提が?なんだが…


63 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 21:54:42 ID:RbT3AxYz
セミなんて子供の頃は、毎年腐るほど沸いて出てたけどな。


70 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 23:11:18 ID:ZjDaofl0
これって前から言われてることじゃん、何を今さら…

72 :名無しのひみつ:2009/05/25(月) 23:46:39 ID:TDKlBuz9
>>70
ただの推測から確実な証明に至るまでは長い距離とプロセスがあるんだよ。だから同じ問題が繰り返し出てくるんだ。 理解したら、もうバカな感想書いちゃダメだよ。



75 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 00:06:39 ID:kFiC+BwH
53年ぶりに出てきた、H1N1型インフルエンザも素数だな。


80 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 01:34:31 ID:sV1y3g1B
周期ゼミの謎には、アメリカリョコウバトが絡んでると思う。
結果、素数周期が残った。そう言うことなんじゃ?この説は俺のオリジナルな。


82 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 03:04:42 ID:OtyPd9e9
単にその種だけ生き残ったとは考えないあたりが馬鹿。


84 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 04:33:55 ID:ykf2E3KR
セミって人類の知らないところで、動物の血を吸ってると思うんだ…


86 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 05:55:20 ID:nsFvM12m
よく分からないんだけど、13年セミは毎年13年前に生まれたセミが出現するんじゃなくて、13年のうち12年は一匹も13年セミの成虫がいないって事?

87 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 06:10:53 ID:MK4uKAS8
>>86
そうだよ。


89 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 06:41:40 ID:nsFvM12m
>>87
セミの多い年と少ない年があるって事だね。


90 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 10:05:31 ID:nyYjOQOR
>>89
このセミは多い少ないじゃなくて、ゼロか全部か極端だね。
数日の間に揃って成虫になるというのは、地中で何か交信しているとしか思えない。



88 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 06:23:38 ID:Mw9qAeh6
素数ゼミが大量発生した年に捕まえて食べるらしいんだが、味はやっぱエビなんだろうか…

92 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 10:31:56 ID:gEl1VqRT
>>88
アメリカでセミを食うなんて聞いたことないぞ?


93 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 10:42:49 ID:9V62b00p
>>92
あるよ、17年蝉チョコレート



91 :名無しのひみつ:2009/05/26(火) 10:28:02 ID:HgH5T6/8
もし俺がこのセミだったら、間違って18年目とかに羽化して一匹寂しく死んでいくんだと思う…





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6382 :  2009.05.27 Wed 12:25  

ドナルド…
  • #-
  • 名無し隊員さん 
  • [URL]
  • [Edit]

6383 :  2009.05.27 Wed 12:55  

ドナルド動画フイタw スレが台無しwww
  • #u6qxw2UI
  • 名無し隊員さん 
  • [URL]
  • [Edit]

6385 :  2009.05.27 Wed 16:06  

予想通りプッチ神父が大量発生
  • #-
  • 名無しさん 
  • [URL]
  • [Edit]

6386 :  2009.05.27 Wed 18:52  

素敵セミに見えた!
  • #-
  • 名無し隊員さん 
  • [URL]
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6387 :  2009.05.27 Wed 19:28  

13年ゼミと17年ゼミが一緒に出てきたら本気出す
  • #t.g1Q/p.
  • 名無し隊員さん 
  • [URL]
  • [Edit]

6389 :  2009.05.27 Wed 21:04  

 寄生生物と宿主の関係は単純じゃないぞ!
 特に13・17年も濃厚接触しているのは尋常じゃない。
 植物が成長戦略の一環としてセミを利用している可能性も調べるべきでは?
(平年と羽化時の根から分泌される樹液の成分を調べるのだ)
 木が17年もセミを扶養するメリットは、モグラのような捕食者を呼び込み地下
を耕作させる、植物の感染症のコントロール等が考えられる。

6390 :  2009.05.27 Wed 22:28  

素数のセミだけが生き残ったのかな。
生き残るために素数になったのかな。
  • #-
  • 名無し隊員さん 
  • [URL]
  • [Edit]

6391 :  2009.05.27 Wed 22:40  

で、いつ大量発生するの?
  • #-
  • 名無し隊員さん 
  • [URL]
  • [Edit]

6393 :  2009.05.28 Thu 01:10  

幻想郷のキバヤシことコーリンが同じようなこといってた覚えがあるぞ
  • #-
  • 名無し隊員さん 
  • [URL]
  • [Edit]

6397 :  2009.05.28 Thu 12:50  

そんなことより25年目だけどまだ交尾周期がこない俺の謎のほうが
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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