小时候，我的家乡有一条清澈的河流，可趁年少，肆无忌惮地裸泳。逐渐，随着延伸到内地的第一波粗暴工业化进程，河水俞黑，臭气腾溢。最后，则是铺天盖地的腥膻水草，像条肿胀腐烂的绿色巨蟒，掩盖着身下连绵不绝的暗无天日。那时，我有很多问题，比如为什么有这么多水草，为什么政府组织人清理河道、收割水草总是无功而返……
后来，我知道是工厂污水这个“外部因素”强行进入，打破了家乡河的生态平衡。大概流程是，污水让抵抗力最差的小型浮游生物大面积死亡，浮游生物死亡导致水生植物失去天敌开始疯狂繁殖，浮游生物数量减少导致鱼类没有食物而饿死，死亡的鱼类为水生植物生长进一步提供营养，水生植物不断扩张导致水中含氧量越来越少水生动物生存空间进一步被压缩……
当然，今天不怀旧，也不是谈环保，而是聊聊一本新书——《生命的法则》。该书作者肖恩·B·卡罗尔是著名的科普作家，美国国家科学院院士，美国艺术与科学院院士。这本书的核心观点，可看成是亚里士多德所谓的“中道”，对于中国人来说毫不陌生，那就是儒家的“中庸”，也是道家的“损有余补不足”。只不过，与古人直觉式的模糊认知不同，书中从微观的分子层面到宏观的塞伦盖蒂草原，给出了充分的实证。
全文四个部分，第一部分介绍一个概念，第二部分是基本的生命法则，第三部分是基本法则的现实运用，第四部分是一些个人想法。
内稳态：与进化论媲美的理论
一个世纪前，哈佛大学的生理学家沃尔特·坎农发现，人的身体有着精准的调节能力——人体多数器官受到来自不同神经系统甚至是方向完全相反的信号调节，通过一系列生理过程，调节和维持身体机能，使其稳定在一定范围内。他把这个过程，命名为“内稳态”。
比如，胰岛素对血糖的控制。我们都知道，吃完饭后血糖会升高，此时，迷走神经会刺激胰岛腺体分泌胰岛素，使得血液里多余的糖原被储存起来；而当血糖降低，自主神经系统里的其他成员则发动肾上腺从肝脏里分解并释放糖原。坎农认为：“生命体的组织器官正是基于这种方式，将血糖波动的幅度严格限制在一定范围内。”
可见，我们的身体自带强大的自我调节功能，身体本身就在行使着医生的职能。当我们需要医生进行外部干预，是由于内稳态遭到了破坏。而医生的职责就是强化或重建体内的平衡环境。就像家乡河的那个例子，首先要切断外部污染源，再引入大量的浮游生物。
从微观到宏观
以占领人类肠道的大肠杆菌为例，它们的重量只有一万亿分之一克。即一万亿个细菌约重一克，以20分钟的细菌分裂时间计算，一个细菌单体只需要两天就可以增殖成为一个约等于地球重量的种群。
达尔文在他的非凡的《物种起源》里写到：
象群被认为是迄今为止我们所熟知的物种中繁育速度最慢的，我花了点功夫估计它们在纯自然环境中的最慢种群增长速度。比较安全的算法是，假设大象从30岁开始进入繁育期一直到90岁，这期间它们生育46胎，而它们本身可以活到100岁。如果这是真的，那么只需要740～750年就能让一对大象产生1 900万头后代。而只需要50代或大约2 500年，象群的总体积就可以超过整个星球。
这显得有些可笑，显然，我们并不生活在大象星球或大肠杆菌星球上。
在达尔文之前，托马斯·马尔萨斯在其杰作《人口论》中提出：
不加以限制的种群数量增长是几何级数的……如果有充足的食物与空间条件，我们星球上的物种可以用几千年的时间创建数以百万计的世界。生长需求解释了这一切，地球上资源的有限性超越了其他所有的自然法则，把物种的增长限制在一定范围当中。无论是动物还是植物，在限制法则的约束下，它们的繁殖速度都减慢了。
可见，无论微观还是宏观，我们冥冥中都受到同样的法则调控。借用亚当斯密说市场看不见的手，自然界，也有一只看不见的手。那这只手究竟是如何运作的呢？
普适法则：四种基本调节
这只手的如何运作其实很简单，就4条原理，即可涵盖存在于所有物种中的不同生理过程。
正向调节
这个非常简单，指两种生物变化方向相同。比如某种植物越多，以此为食的某种动物越多。
负向调节
这个同样简单，指两种生物变化方向相反。比如某种动物越多，它们的食物会越少。
双重负向调节
即当A负向调节B，B负向调节C，负负得正，A和C的发展方向趋于一致。比如：海獭、海胆以及海藻之间的相互作用可以表示为：海獭的存在抑制海胆的数量，海胆又能够消耗海藻。关于它们相互调节的内涵，其图示如下：
在此，双重负向调节逻辑，海獭对海藻生长的“诱导”作用是通过对海胆种群的抑制作用实现的。
再看一个微观层面的例子：乳糖如何被人吸收？
当乳糖不存在时，分解乳糖的β–半乳糖苷酶也不需要存在，因此你的体内此时只有β–半乳糖苷酶阻遏物；当乳糖存在时，它对β–半乳糖苷酶阻遏物的抑制作用使β–半乳糖苷酶的合成过程恢复，β–半乳糖苷酶参与到乳糖的水解过程当中，释放葡萄糖为细胞提供能量，而当所有的乳糖被消耗掉，其对β–半乳糖苷酶阻遏物的抑制作用也将消失，β–半乳糖苷酶的合成再次被停止，一切又恢复到了乳糖没有出现时的情景。
大致而言，细胞内的蛋白质可以分为两类。一类是结构蛋白，代表细胞内负责催动化学反应的蛋白质，以及表达病毒组成部分的蛋白质。另外一类是调节蛋白，它们根据不同情况控制结构蛋白是否能够被表达。就像一辆车，既有油门，又有刹车。
反馈调节
也就是负反馈。指某种物质可以影响自身的合成过程，从而使该物质的量稳定在一个水平上。就像前面的例子大象没有占领地球，因为当大象数量达到一定程度，会导致食物匮乏，越是匮乏，哄抢食物导致食物生长合成越慢，大象会因食物不足死亡。
后两种，即双重负向调节和负反馈，时维持内稳态的最重要的方式。
塞伦盖蒂法则
塞伦盖蒂草原位于坦桑尼亚西北部至肯尼亚西南部地区，面积30,000平方公里，这里生活着种类繁多、数量惊人的动物，包括70多种哺乳动物、500多种鸟类，甚至连蜣螂都有上百种。这些动物当中，有数量最稀少的非洲野狗、速度最快的猎豹、体型最大的非洲象以及数量最多的角马。这里是非洲唯一仍有众多陆地动物迁移的地区，也是目前保存最完好的原始生态系统。
从生物学的角度来看，塞伦盖蒂有无与伦比的特殊性，是研究宏观生态的不二之选。作者认为，“影响大肠杆菌的规则同样影响着大象”， 所有生物都遵循“塞伦盖蒂法则”。这些法则能帮助我们明白蜘蛛、狼、鲨鱼和狮子都扮演着相同的角色，让我们开始了解生物系统中的基本逻辑。在此，你可以把“塞伦盖蒂法则”理解为前面四种基本法则的生动运用。
关键物种法则
众生并不平等，有的物种影响更大，这些关键物种对其生物群落的稳定性和多样性具有重大影响，而且影响程度常常与它们的生物数量并不匹配。关键物种的重要性体现在它们的影响程度，而不是它们在食物链中所处的层级。
比如，20世纪70年代阿拉斯加州南部半岛的城堡角地区，至阿留申群岛的阿图岛海域中，海獭因虎鲸的捕食数量大幅下降，这种新的捕食行为将原本3个食物层级变成了4个，而底层物种的数量又发生了逆转——沿海岸的栖息地里铺满了海胆，海藻绝迹，生态恶化。
影响力法则
关键物种通过“多米诺效应”对食物链中低营养层级的物种产生重大间接影响。食物网上的一些物种可以自上而下地产生重要影响，而且影响程度常常与它们的绝对数量并不匹配，这种影响会波及整个生物群落，并间接影响低营养层级的物种。
比如癌症，在人类的约2万个基因当中，仅有140个基因的突变型频繁发生在各种癌细胞里，其中约一半为原癌基因，剩下的一半为抑癌基因。原癌基因与抑癌基因的发现解释了不同基因在细胞数量调节过程中的不同作用。肿瘤专家们只需要将目光投注在几个关键基因上，这种策略极大地简化了研究工作的复杂程度。与之类似的是，生态学家则只需集中精力在关键物种对生态系统结构与调节过程的理解。可谓，世间大道，殊途同归。
竞争法则
对共同资源的竞争，导致了一些物种的种群数量减少。在对空间、食物以及栖息地等共同资源的竞争中，有优势的物种会导致其他物种的种群数量减少。比如，在塞伦盖蒂草原，角马的数量直接或间接地影响着草场、山火、树木、捕食者、长颈鹿、草本植物、昆虫以及其他食草动物，显示了它们是塞伦盖蒂的关键物种，对整个群落的结构和调节过程有着非同寻常的作用。
比如蚱蜢，它们与角马分享食物来源。角马数量暴增带来的是蚱蜢数量锐减， 种类从40多种降到只有10多种。汤氏瞪羚和角马的食物来源类似，显然角马也成为瞪羚种群变小的原因。研究发现，在角马数量成倍增长的同时，瞪羚的数量从1973年的60万只减少到了1977年的30万只。与之形成对比的是，在一些地区移除水牛的实验证明，它们并没有对其他物种有如此强烈的影响。
体量法则
排除流行性传染病的干扰，动物种群数量的调节方式可以被总结为两种：首先是吃什么（自下而上），以及被什么吃掉（自上而下），或者是两者的结合。对任何一个种群来讲，最简单的问题是，这两种方式，哪一个更重要？一个惊人的发现是：成年动物的体积与其被捕食的概率之间有强烈的相关性。
150千克体重是一条非常明显的分界线，体重小于150千克的物种其数量基本被捕食行为控制，而150千克以上的大型动物则不受影响。例如，大多数小型羚羊，像18千克的侏羚、50千克的黑斑羚及120千克的转角牛羚大多死于捕食者的捕食行为。通常越小的生物，其捕食者种类越多。
但是对于大型哺乳动物，拿水牛来说，它们的捕食者只有狮子，因此就很少死于捕食行为；而对于成年的长颈鹿、犀牛、河马和大象来说，它们被捕食的概率基本为0。这些大型食草动物，很显然因其体积巨大而不受捕食者的威胁，因而它们的数量十分稳定，很难被肉食性的捕食者撼动，哪怕是狮子。由于大象等大体积哺乳动物不受捕食者自上而下的调节，它们就必须接受自下而上的调节，即食物的可获得性。
可见，个头大小会影响调节模式。动物的个头大小，决定了它们的种群数量在食物网中被调节的机制。小型动物受捕食者调节（自上而下），而大型动物受食物供应的调节（自下而上）。
密度法则
一些物种依靠它们自身的密度进行调节。一些动物种群的数量是通过密度制约因素进行调节的，这些因素有稳定种群规模的倾向。
19世纪的象牙交易导致大象数量急剧减少，到20世纪初期，大象已经成为十分稀有的物种。1958年，格兹麦克父子在塞伦盖蒂南部仅仅找到60头大象，但是从20世纪60年代早期至70年代中期，这个种群的数量扩张至数千头，并保持了长时间的稳定。
通过研究每个物种数量增长率与其种群大小之间的关系，发现惊人的一致性。这些曲线通通显示，当种群数量低时，其增长率高；反之，当种群数量高时，则增长率低，并最终导致负增长率（即种群数量减少）。也就是说，种群数量的变化率是由种群密度决定的。
这种现象被称为“密度制约”。这是一种负反馈调节模式。正如酶反应的产物累积可以反馈阻断该酶反应，动物数量的增加也能够减慢生育速度，甚至导致负的生育率。
迁徙法则
6万头水牛，超过100万头角马，塞伦盖蒂草原上的角马数量要远远超过水牛。在捕食者眼里，体重超过450千克的水牛的价值要远远低于体重只有170千克的角马。除了体积之外，这两个种群间还存在什么巨大的差异呢？
真相是，一个相对静止，另一个迁徙不止。迁徙导致动物数量增加。迁徙行为通过增加食物的可获得性（减少自下而上的调节），以及减少被捕食的概率（减少自上而下的调节）等方式，来增加物种数量。
怎样顺应天道
所谓“天道”，就是自然法则。我们国人喜欢讲顺势而为，也喜欢讲奉天承运，也就是，绝不能违天道，只能顺天道。
敬畏
违背自然法则，终将遭受自然的报复。这方面的故事我们听得多了，自然的威力不仅是报复，还在于强大的复原能力。上世纪 50 年代，整个塞伦盖蒂草原只有 40 万只动物。只过了 15 年，动物的数量就增加到 150 万。莫桑比克的戈龙戈萨地区也出现了同样的情况，大型哺乳动物的数量从 2000 年的 1 千增加到如今的 7.1 万。
我们敬畏的不仅仅是大自然，还要有对天道的敬畏，对“内稳态”的敬畏。
前些年，我们很担心人口增速，认为地球很快就承受不了人口大爆炸。如今，我们看到越来越多国家的公民生小孩的意愿正在降低，好多已经开始负增长。是的，有一只看不见得手在幕后。每次想到这件事，我都感到一种透彻的寒冷和由衷的敬畏。
中庸
不管是儒家的中庸，亚里士多德的中道，还是道家的“损有余补不足”，实质都是为了保持系统平衡。最近在读《论语》，反复看到孔子强调“礼”，为什么强调“礼”呢？“礼”就是各归其位各谋其政，一切都按规矩办，不就平衡了吗？
但我们知道，孔子失败了，他自己都感慨礼崩乐坏。问题在哪里？我的看法是动态问题被孔子作了静态处理。保持中庸，不像是在屋子里搭积木，而像在外面骑自行车，“礼”就是搭积木——每一个积木在哪个位置发挥什么作用，骑自行车是一种远离平衡的平衡态，你只有不断蹬车才能保持平衡。平衡不是不作为，而是顺应天道而为。估计有人反对，说道家讲“无为”，但此处的“无为”恐怕是指特别放松地去做，做得自然而然。
系统论
阅读这本书就像是上一次系统思维课。因为系统无处不在，绝大多数时候，节约脑资源的直线思维都只是解决了当下的问题，而无益于解决真正的问题。
让我们以系统思维再次重温6条塞伦盖蒂法则，关键物种法则、影响力法则、竞争法则都告诉我们系统内部权重不一，系统问题是有杠杆解的，可以四两拨千斤；同时，竞争法则指系统内部充满了互动和博弈；体量法则指出了系统中的两种调节方式，自下而上和自上而下，就像市场经济和计划经济，两者不是相互否定，而应相互协作；密度法则的启示是追求绝对完美很可能前功尽弃，而系统崩溃一定是因为负反馈回路出了问题。
注意，单独看每个系统，因为内稳态，都该自平衡。但系统是环环嵌套的，你不能孤立看某一个系统，当系统外的作用力足够大，系统就会崩溃。如果你能引入外部的能量，用于增加系统内的有序性，那自然好，这不就是迁徙法则吗？
