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今天分享的书是《生命的法则》。
作家肖恩·斯派塞·B·卡罗尔（Sean Spicer B. Carroll），美国国家科学院获奖院士，美国艺术与科学院院士，威斯康星大学分子生物学和遗传学教授，富兰克林生命科学奖得主。刘易斯·托马斯科学写作奖得主，还有爱德华·威尔逊、奥利弗·萨克斯和理查德·道金斯。霍华德休斯医学研究所的科学电影制片人，为成千上万的学生免费拍摄科学短片和教育材料。
卡罗尔发现微观和宏观生命系统之间的区别只是表面的，它们的基本定律是相同的，所以她写了这本书来寻找灵感，并总结了适用于地球上任何生态系统的定律，即塞伦盖蒂定律。这本书告诉我们，在复杂的生命现象背后，规律中只有两个字——"稳态"。
<h1>01. 什么是生命法则
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生命系统分为不同的层次，最低层次的生命系统是细胞，越复杂，其次是组织、器官、个体、种群、群落、生态系统和生物圈。不同层次的生命体系往往给我们一个完全不同的印象，笔者认为，世界上所有的生命体系，无论大小，都服从于同一个规律，即"生命法则"，所有的生命形式都是稳定存在的。这种稳定状态确保了生命在受到巨大外力的冲击时保持完整，不会面临被破坏，肢解甚至毁灭的命运。
例如，在正常状态下，人体血液的酸碱度是恒定的，ph值稳定在7.4左右，ph值7.4稳定。如果降低到6.95，一个人会陷入昏迷甚至死亡，如果上升到7.7，这个人会有抽搐和癫痫。我们平时身体健康，既不昏迷也不抽搐，是因为人体依靠神经系统和内分泌系统的自动反应，在寻找维持血液稳定ph值的方法。
生命系统的各个层次，无论是生物体的微观层面，还是生物个体的中观层面，还是地球生态学这个宏观层面，它们的运行都应遵循生命规律，离不开稳态的调节。本书总结了一条适用于各个层面的生态系统的规则，并找到了共同的逻辑，使我们能够更全面地掌握整个生物学学科。
现在我们可以看到生命法则的核心是稳态，那么生命系统通常如何保持稳态呢？作者将保持稳态的机理总结为正调整、负调整、双负调整和负反馈调节四种模式。
1、前向调节
正向调整是一个参数 A 的变化，导致另一个参数 B 在同一方向上变化。比如草地上的草越多，就会促进羊的数量多，哪里的草到羊就是向前调整。
2、负调整
负调整是反过来调整的方向，例如，更多的狼会导致羊的数量减少。
3、双重负向调整
双负调整被称为参数A负调整B，B和负调整C，就像狼的数量多一样，羊会减少，羊少会进一步促进草多，狼到草是双重负调整。
4、负反馈调整
负反馈调整，A向前调整B、B过多会反过来抑制A，就像草地草使羊的数量多，但羊变得太多，会反过来吃掉草，羊对草的负反馈调整。
这四种调节模式，所有的生命系统都是时刻保持的，不仅羊和草，小到人体的各种细胞和分子，大到地球的生物圈，还要通过这四种调节模式来保持稳定状态。在大多数情况下，这种稳态维护机制运行良好，但在特殊情况下，如果稳态被破坏，则可能会出现问题。那么我们该怎么办呢？那就是回到稳定。
例如，第一次世界大战期间在战场上治疗伤员的美国生理学家沃尔特·坎农（Walter Cannon）发现，休克患者血液中碳酸盐离子的浓度低于正常水平，表明血液的酸性比理论值高，血液酸性越强，血压越低， 休克症状越严重。在Cannon之前，严重休克无法治愈，一旦患者的血压下降到50至60毫米，它基本上毫发无损。
但Cannon发现了一种有效的方法，很简单，休克患者血液中的碳酸液浓度很低，然后给患者直接注射碳酸钠，碳酸钠呈碱性，可以提高血液的p值，Cannon通过这种方法，强制患者身体恢复正常的稳定状态，效果出奇的好。不久之后，这种治疗方法就成为医学界的标准，挽救了无数休克患者的生命。
<h1>02、什么是塞伦盖蒂定律
作者总结了一系列解释宏观生态系统运作的定律，即塞伦盖蒂定律。什么是塞伦盖蒂法？塞伦盖蒂这个名字来自非洲坦桑尼亚和肯尼亚边境的塞伦盖蒂草原。作者最初是一位分子生物学家，但塞伦盖蒂草原之旅震撼了他，并激发了他发现生态系统如何运作。为了纪念这一点，卡罗尔将该系列的六条定律命名为塞伦盖蒂定律。它适用于世界上任何生态系统。让我们分别看一下这些规则。
1、关键物种法
不平等并非如此，"关键物种"的影响更大。某些物种对其群落的稳定性和多样性有重大影响，其影响程度往往与其生物量不匹配。关键物种的重要性反映在它们的影响程度上，而不是它们在食物链中的等级制度。
2、影响法则
关键物种通过"多米诺骨牌效应"对食物链中的低营养物种具有重大的间接影响。食物网上的一些物种可以自上而下地产生重要影响，影响的程度往往与其绝对数量不符，影响整个生物群落，并在低营养水平上间接影响物种。
谁决定生物的数量？最初的生态学家长期以来一直认为，生物的数量通常由食物链中的低级生物决定。食物链的层次取决于捕食者的关系，捕食者是上层，被捕的捕食者是下层，比如狼是上层，绵羊是下层。低级生物的数量可以决定高层次生物的数量，但仔细观察，似乎情况并非如此，比如草原狼一般不会吃掉所有的羊，绵羊不被吃掉，狼的数量是稳定的。这表明，这里的高水平生物的数量不是由低水平生物决定的。究竟是什么决定了这一点？让我们看一个实验，了解这两个定律。
美国生物学家罗伯特·潘恩（Robert Paine）曾经在海边的礁石上做过实验，没有人类活动的痕迹。珊瑚礁上有一个微型生态系统，其中包含海星，蜗牛，蕨类植物，藤壶和海藻等海洋生物，其中海星和蜗牛是珊瑚礁上的捕食者，藤壶，蕨类植物和其他生物是其食物，而蕨类植物和藤壶则以海藻为食。潘恩的方法是去除观察，即撬起海星，将海星从礁石扔进海里，移除捕食者，看看接下来会发生什么。
结果令人惊讶，在捕食者被移除后不到一年，捕获的食者并没有好转，而是大量消失，使珊瑚礁的丰度从15种减少到8种;
换句话说，在这个礁石上，海星不是大多数生物的压迫者，而是救世主，它们通过控制蕨类植物的数量来维持整个系统的平衡。实验证明，捕食者可以在食物网中自上而下地调节其他物种的数量。蜗牛也是捕食者，但蜗牛的存在不能抑制蕨类植物的扩张，只有海星才能。
3、竞争法
对共同资源的竞争导致某些物种的种群数量下降。在对空间、食物和栖息地等共同资源的竞争中，优势物种可导致其他物种种群的下降。
例如，科学家们一直在密切关注塞伦盖蒂草原的生物数量，在历史统计过程中，他们发现自1961年以来，随着牛瘟病毒逐渐消失，角马和水牛的死亡率急剧下降，数量突然激增。布法罗在1961年只有16，000人，四年后增加到37，000人，11年后超过58，000人;角马和水牛的快速增长也影响了许多其他物种。
它们吃草，所以塞伦盖蒂草原上的草量大大减少，原来的草可以长到50-70厘米，然后只能长到10厘米，较短的草使阳光和营养物质可以有益于其他种类的草本植物，这些植物产下了更多种类的蝴蝶群落，而草基蚱蜢则急剧下降， 从40多种到10多种，唐瞪羚和角马在食物上相似，因此在竞争中蚱蜢的数量大大减少。这从1973年的600，000人下降到1977年的30多万人。
我们看到，在这种情况下，角马是一个有利的物种，其种群越大，竞争压力就越大，最终导致物种数量的减少，小如蚱蜢，大到吨瞪羚。
4、质量定律
头部大小会影响调整模式。动物头部的大小决定了它们的种群在食物网中是如何被调节的。小动物由捕食者（自上而下）调节，而大型动物则由食物供应（自下而上）调节。
例如，草原上最顶级的捕食者是狮子，但即使是狮子种群也不敢在面对重达数吨的河马，犀牛和大象时轻率行事。研究人员发现，草原上成年动物的大小与它们被抓到进食的概率之间存在很强的相关性，150公斤是一条明确的分界线。
体重小于150公斤的物种主要由捕食者控制，而体重小于150公斤的大型动物很少受到捕食者的影响。例如，像18公斤重的侏罗纪羚羊和120公斤重的角羚羊一样，它们中的大多数都死在捕食者的嘴里。但对于大型动物，如水牛，它们很难被捕食者捕食。至于长颈鹿、犀牛、河马和大象等巨型动物，成年后被抓到进食的概率基本上为零。
动物的大小决定了它们在食物网中受其种群调节的机制，小动物由捕食者自上而下地调节，大型动物由食物供应自下而上地调节。换句话说，小动物的数量取决于捕食者的数量，而大型动物的数量取决于食物的数量。
5、密度定律
一些物种依靠自己的密度进行调节。一些动物种群受到密度约束的调节，这往往会稳定种群规模。
例如，特别多的角马，它们特别大，可以自我调节。通过分析角马的种群密度与生长速度的关系，研究人员发现，当种群密度较小时，增长率较高，而当种群密度较高时，增长率变低，导致负增长率。原因有很多，比如人群竞争变得更加激烈，传染病更加频繁等等。换句话说，人口的增长率受到其自身人口密度的限制。
这其实就是密度定律，即一些动物的种群规模受密度约束的调节，趋于稳定种群规模。
6、移民法
迁徙导致动物数量的增加。迁徙通过增加食物供应（减少自下而上的监管）和减少食物停滞的可能性（减少自上而下的监管）来增加物种种群。
此前，当我们谈论比赛规则时，我们说过，在角马和水牛快速增长之后，角马的数量达到了77万匹，而水牛的数量只有6万左右，是两者相差十几倍。这有什么特殊的原因吗？一个原因是水牛体型较大，但更重要的是，它们不像有角的马那样迁徙。
迁徙本质上是一种水到草的定居，可以解决食物短缺的问题，而且由于捕食者倾向于喂养幼崽并且往往无法迁徙，迁徙也可以为有角的马提供安全和保障。
最后：
在塞伦盖蒂草原，动物的地位并不相同，关键物种的作用起着重要作用，它们的影响向下延伸到更多的营养水平。处于相同营养水平的物种也为生存而战。
然而，分子水平和生态系统中的调控遵循相同的普遍逻辑——前向调控、负调控、双重负调控、反馈调控机制无处不在。只有遵循生活规律，才能修复受损的生态环境，建设更美好的家园！