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今天分享的書是《生命的法則》。
作家肖恩·斯派塞·B·卡羅爾（Sean Spicer B. Carroll），美國國家科學院獲獎院士，美國藝術與科學院院士，威斯康星大學分子生物學和遺傳學教授，富蘭克林生命科學獎得主。劉易斯·托馬斯科學寫作獎得主，還有愛德華·威爾遜、奧利弗·薩克斯和理查德·道金斯。霍華德休斯醫學研究所的科學電影制片人，為成千上萬的學生免費拍攝科學短片和教育材料。
卡羅爾發現微觀和宏觀生命系統之間的差別隻是表面的，它們的基本定律是相同的，是以她寫了這本書來尋找靈感，并總結了适用于地球上任何生态系統的定律，即塞倫蓋蒂定律。這本書告訴我們，在複雜的生命現象背後，規律中隻有兩個字——"穩态"。
<h1>01. 什麼是生命法則
</h1>
生命系統分為不同的層次，最低層次的生命系統是細胞，越複雜，其次是組織、器官、個體、種群、群落、生态系統和生物圈。不同層次的生命體系往往給我們一個完全不同的印象，筆者認為，世界上所有的生命體系，無論大小，都服從于同一個規律，即"生命法則"，所有的生命形式都是穩定存在的。這種穩定狀态確定了生命在受到巨大外力的沖擊時保持完整，不會面臨被破壞，肢解甚至毀滅的命運。
例如，在正常狀态下，人體血液的酸堿度是恒定的，ph值穩定在7.4左右，ph值7.4穩定。如果降低到6.95，一個人會陷入昏迷甚至死亡，如果上升到7.7，這個人會有抽搐和癫痫。我們平時身體健康，既不昏迷也不抽搐，是因為人體依靠神經系統和内分泌系統的自動反應，在尋找維持血液穩定ph值的方法。
生命系統的各個層次，無論是生物體的微觀層面，還是生物個體的中觀層面，還是地球生态學這個宏觀層面，它們的運作都應遵循生命規律，離不開穩态的調節。本書總結了一條适用于各個層面的生态系統的規則，并找到了共同的邏輯，使我們能夠更全面地掌握整個生物學學科。
現在我們可以看到生命法則的核心是穩态，那麼生命系統通常如何保持穩态呢？作者将保持穩态的機理總結為正調整、負調整、雙負調整和負回報調節四種模式。
1、前向調節
正向調整是一個參數 A 的變化，導緻另一個參數 B 在同一方向上變化。比如草地上的草越多，就會促進羊的數量多，哪裡的草到羊就是向前調整。
2、負調整
負調整是反過來調整的方向，例如，更多的狼會導緻羊的數量減少。
3、雙重負向調整
雙負調整被稱為參數A負調整B，B和負調整C，就像狼的數量多一樣，羊會減少，羊少會進一步促進草多，狼到草是雙重負調整。
4、負回報調整
負回報調整，A向前調整B、B過多會反過來抑制A，就像草地草使羊的數量多，但羊變得太多，會反過來吃掉草，羊對草的負回報調整。
這四種調節模式，所有的生命系統都是時刻保持的，不僅羊和草，小到人體的各種細胞和分子，大到地球的生物圈，還要通過這四種調節模式來保持穩定狀态。在大多數情況下，這種穩态維護機制運作良好，但在特殊情況下，如果穩态被破壞，則可能會出現問題。那麼我們該怎麼辦呢？那就是回到穩定。
例如，第一次世界大戰期間在戰場上治療傷員的美國生理學家沃爾特·坎農（Walter Cannon）發現，休克患者血液中碳酸鹽離子的濃度低于正常水準，表明血液的酸性比理論值高，血液酸性越強，血壓越低， 休克症狀越嚴重。在Cannon之前，嚴重休克無法治愈，一旦患者的血壓下降到50至60毫米，它基本上毫發無損。
但Cannon發現了一種有效的方法，很簡單，休克患者血液中的碳酸液濃度很低，然後給患者直接注射碳酸鈉，碳酸鈉呈堿性，可以提高血液的p值，Cannon通過這種方法，強制患者身體恢複正常的穩定狀态，效果出奇的好。不久之後，這種治療方法就成為醫學界的标準，挽救了無數休克患者的生命。
<h1>02、什麼是塞倫蓋蒂定律
作者總結了一系列解釋宏觀生态系統運作的定律，即塞倫蓋蒂定律。什麼是塞倫蓋蒂法？塞倫蓋蒂這個名字來自非洲坦尚尼亞和肯亞邊境的塞倫蓋蒂草原。作者最初是一位分子生物學家，但塞倫蓋蒂草原之旅震撼了他，并激發了他發現生态系統如何運作。為了紀念這一點，卡羅爾将該系列的六條定律命名為塞倫蓋蒂定律。它适用于世界上任何生态系統。讓我們分别看一下這些規則。
1、關鍵物種法
不平等并非如此，"關鍵物種"的影響更大。某些物種對其群落的穩定性和多樣性有重大影響，其影響程度往往與其生物量不比對。關鍵物種的重要性反映在它們的影響程度上，而不是它們在食物鍊中的等級制度。
2、影響法則
關鍵物種通過"多米諾骨牌效應"對食物鍊中的低營養物種具有重大的間接影響。食物網上的一些物種可以自上而下地産生重要影響，影響的程度往往與其絕對數量不符，影響整個生物群落，并在低營養水準上間接影響物種。
誰決定生物的數量？最初的生态學家長期以來一直認為，生物的數量通常由食物鍊中的低級生物決定。食物鍊的層次取決于捕食者的關系，捕食者是上層，被捕的捕食者是下層，比如狼是上層，綿羊是下層。低級生物的數量可以決定高層次生物的數量，但仔細觀察，似乎情況并非如此，比如草原狼一般不會吃掉所有的羊，綿羊不被吃掉，狼的數量是穩定的。這表明，這裡的高水準生物的數量不是由低水準生物決定的。究竟是什麼決定了這一點？讓我們看一個實驗，了解這兩個定律。
美國生物學家羅伯特·潘恩（Robert Paine）曾經在海邊的礁石上做過實驗，沒有人類活動的痕迹。珊瑚礁上有一個微型生态系統，其中包含海星，蝸牛，蕨類植物，藤壺和海藻等海洋生物，其中海星和蝸牛是珊瑚礁上的捕食者，藤壺，蕨類植物和其他生物是其食物，而蕨類植物和藤壺則以海藻為食。潘恩的方法是去除觀察，即撬起海星，将海星從礁石扔進海裡，移除捕食者，看看接下來會發生什麼。
結果令人驚訝，在捕食者被移除後不到一年，捕獲的食者并沒有好轉，而是大量消失，使珊瑚礁的豐度從15種減少到8種;
換句話說，在這個礁石上，海星不是大多數生物的壓迫者，而是救世主，它們通過控制蕨類植物的數量來維持整個系統的平衡。實驗證明，捕食者可以在食物網中自上而下地調節其他物種的數量。蝸牛也是捕食者，但蝸牛的存在不能抑制蕨類植物的擴張，隻有海星才能。
3、競争法
對共同資源的競争導緻某些物種的種群數量下降。在對空間、食物和栖息地等共同資源的競争中，優勢物種可導緻其他物種種群的下降。
例如，科學家們一直在密切關注塞倫蓋蒂草原的生物數量，在曆史統計過程中，他們發現自1961年以來，随着牛瘟病毒逐漸消失，角馬和水牛的死亡率急劇下降，數量突然激增。布法羅在1961年隻有16，000人，四年後增加到37，000人，11年後超過58，000人;角馬和水牛的快速增長也影響了許多其他物種。
它們吃草，是以塞倫蓋蒂草原上的草量大大減少，原來的草可以長到50-70厘米，然後隻能長到10厘米，較短的草使陽光和營養物質可以有益于其他種類的草本植物，這些植物産下了更多種類的蝴蝶群落，而草基蚱蜢則急劇下降， 從40多種到10多種，唐瞪羚和角馬在食物上相似，是以在競争中蚱蜢的數量大大減少。這從1973年的600，000人下降到1977年的30多萬人。
我們看到，在這種情況下，角馬是一個有利的物種，其種群越大，競争壓力就越大，最終導緻物種數量的減少，小如蚱蜢，大到噸瞪羚。
4、品質定律
頭部大小會影響調整模式。動物頭部的大小決定了它們的種群在食物網中是如何被調節的。小動物由捕食者（自上而下）調節，而大型動物則由食物供應（自下而上）調節。
例如，草原上最頂級的捕食者是獅子，但即使是獅子種群也不敢在面對重達數噸的河馬，犀牛和大象時輕率行事。研究人員發現，草原上成年動物的大小與它們被抓到進食的機率之間存在很強的相關性，150公斤是一條明确的分界線。
體重小于150公斤的物種主要由捕食者控制，而體重小于150公斤的大型動物很少受到捕食者的影響。例如，像18公斤重的侏羅紀羚羊和120公斤重的角羚羊一樣，它們中的大多數都死在捕食者的嘴裡。但對于大型動物，如水牛，它們很難被捕食者捕食。至于長頸鹿、犀牛、河馬和大象等巨型動物，成年後被抓到進食的機率基本上為零。
動物的大小決定了它們在食物網中受其種群調節的機制，小動物由捕食者自上而下地調節，大型動物由食物供應自下而上地調節。換句話說，小動物的數量取決于捕食者的數量，而大型動物的數量取決于食物的數量。
5、密度定律
一些物種依靠自己的密度進行調節。一些動物種群受到密度限制的調節，這往往會穩定種群規模。
例如，特别多的角馬，它們特别大，可以自我調節。通過分析角馬的種群密度與生長速度的關系，研究人員發現，當種群密度較小時，增長率較高，而當種群密度較高時，增長率變低，導緻負增長率。原因有很多，比如人群競争變得更加激烈，傳染病更加頻繁等等。換句話說，人口的增長率受到其自身人口密度的限制。
這其實就是密度定律，即一些動物的種群規模受密度限制的調節，趨于穩定種群規模。
6、移民法
遷徙導緻動物數量的增加。遷徙通過增加食物供應（減少自下而上的監管）和減少食物停滞的可能性（減少自上而下的監管）來增加物種種群。
此前，當我們談論比賽規則時，我們說過，在角馬和水牛快速增長之後，角馬的數量達到了77萬匹，而水牛的數量隻有6萬左右，是兩者相差十幾倍。這有什麼特殊的原因嗎？一個原因是水牛體型較大，但更重要的是，它們不像有角的馬那樣遷徙。
遷徙本質上是一種水到草的定居，可以解決食物短缺的問題，而且由于捕食者傾向于喂養幼崽并且往往無法遷徙，遷徙也可以為有角的馬提供安全和保障。
最後：
在塞倫蓋蒂草原，動物的地位并不相同，關鍵物種的作用起着重要作用，它們的影響向下延伸到更多的營養水準。處于相同營養水準的物種也為生存而戰。
然而，分子水準和生态系統中的調控遵循相同的普遍邏輯——前向調控、負調控、雙重負調控、回報調控機制無處不在。隻有遵循生活規律，才能修複受損的生态環境，建設更美好的家園！