最近看了幾集《地球脈動(dòng)Ⅱ》疆股,感慨良多。
生存倒槐,對(duì)于自然界中的大多數(shù)生物來說旬痹,從來不是一件容易的事情。
生存是一個(gè)不斷斗爭(zhēng)的過程讨越,要想生存两残,就要與環(huán)境斗,與天敵斗把跨,與獵物斗人弓,與同類斗。
為了生存着逐,扎沃多夫斯基島的企鵝每天都要冒著被海浪拍死的風(fēng)險(xiǎn)下海捕魚崔赌;為了生存,費(fèi)爾南迪納島的海鬣蜥剛出生就要使出全力沖出游蛇的包圍耸别;同樣為了生存健芭,游蛇必須吞掉盡量多的小海鬣蜥,以應(yīng)對(duì)未來長(zhǎng)時(shí)間的饑荒……
第一集中最讓人動(dòng)容的秀姐,莫過于扎沃多夫斯基島上的企鵝夫婦慈迈。為了生存和繁衍,企鵝夫婦需要輪流下海捕食省有。肚子填滿后痒留,還要長(zhǎng)途跋涉回到家里,喂養(yǎng)小企鵝蠢沿。每一次下海和登陸都是生死考驗(yàn)伸头,常有企鵝在通勤的路上受傷或死亡,而每一只喪命的企鵝背后舷蟀,都是一個(gè)即將支離破碎的家庭熊锭。
企鵝的這種生存方式與現(xiàn)代人的一夫一妻制核心家庭有著相似的結(jié)構(gòu),因此容易喚起觀眾的惻隱之心雪侥。從彈幕中可以看到碗殷,有的觀眾由此聯(lián)想到自己每天兩點(diǎn)一線的生活,聯(lián)想到一人倒下后家庭的辛酸速缨,進(jìn)而感嘆大自然的殘酷锌妻。
其實(shí)大自然并不殘酷,它本身是無意的旬牲。人也好仿粹,動(dòng)物也好搁吓,所有的生物,對(duì)于地球來說吭历,都是可有可無的堕仔。如果真要說殘酷,只能說生存競(jìng)爭(zhēng)是殘酷的晌区,而殘酷這個(gè)詞也只是基于人類自己創(chuàng)造出的價(jià)值觀摩骨。人類的價(jià)值觀相對(duì)于自然法則,蒼白而又無力朗若。企鵝不會(huì)因?yàn)榧彝ッ罎M而不能喪命恼五,游蛇也不會(huì)因?yàn)閼z憫而改吃素。自然界的生存法則就是八個(gè)字:物競(jìng)天擇哭懈,適者生存灾馒。
1、選擇與多樣性
進(jìn)化論的觀點(diǎn)認(rèn)為遣总,碳基生命的出現(xiàn)要?dú)w功于有機(jī)物的多樣性睬罗。
約38億年前,地球上開始出現(xiàn)有機(jī)物旭斥。起初只是一些小分子有機(jī)物傅物,例如氨基酸、核苷酸琉预、單糖和脂肪酸等董饰。這些由碳、氫圆米、氧卒暂、氮等元素組成的小分子物質(zhì)在原始的海洋中聚集碰撞,在宇宙射線和太陽(yáng)光的照射下分解化合娄帖,逐漸形成了以碳元素為框架的鏈狀或環(huán)狀大分子化合物也祠。不同小分子的排列組合本來就有多種情況,而同分異構(gòu)體的存在則使其種類進(jìn)一步加倍近速,因此诈嘿,這些大分子有機(jī)化合物極具多樣性。
根據(jù)相似相溶原理削葱,大分子有機(jī)物在原始海洋中自動(dòng)聚集奖亚,隨機(jī)地組合形成不同的多分子集合體。最早的類生命體就是那些具有膜結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子集合體析砸,但光有這些還不能稱之為生命昔字,因?yàn)樗€不能進(jìn)行新陳代謝,不能進(jìn)行繁殖首繁。
原始生命的出現(xiàn)作郭,還要等更加復(fù)雜的大分子蛋白質(zhì)和核酸類物質(zhì)形成陨囊。蛋白質(zhì)和核酸形成后,一些聚集了這兩類物質(zhì)的集合體開始發(fā)展成為相對(duì)穩(wěn)定的夹攒、能夠成長(zhǎng)的多分子體系蜘醋。這時(shí),生命的跡象才開始顯現(xiàn)咏尝。
一部分恰好集合了各種酶蛋白和核酸的類生命體開始利用外部的物質(zhì)和能量發(fā)展自己压语,并且開始有了分裂、復(fù)制的功能状土,這使其進(jìn)入了快速成長(zhǎng)、迭代的正反饋循環(huán)伺糠。最終蒙谓,具有原始細(xì)胞結(jié)構(gòu)的類生命體脫穎而出。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的繁衍和迭代训桶,結(jié)構(gòu)更完善累驮、功能復(fù)雜且有序的個(gè)體存活下來,成為最早的生命體舵揭。
原始生命的形成既是偶然谤专,也是必然。碳基生命體存活所需要的條件比較苛刻午绳,但幸運(yùn)的是地球的各方面條件都比較符合要求置侍,從這個(gè)角度看,生命最終能夠形成的確具有極大的偶然性拦焚;必然性則存在于高分子有機(jī)物的多樣性中蜡坊,多樣性為生命體的發(fā)展提供了無限種可能,而地球的環(huán)境就像一張篩子赎败,通過自然選擇留下了最適應(yīng)環(huán)境的物種秕衙。這就好比在一列無限延伸的隨機(jī)漢字列表中,應(yīng)該總能找到一段與《滕王閣序》完全一樣的文字僵刮。生命體的有序脫胎于有機(jī)物的無序排列据忘,一旦具備了生存和繁衍的功能,這種有序便會(huì)延續(xù)下去搞糕,進(jìn)而擴(kuò)展到更大的范圍勇吊。
生命體創(chuàng)造多元性的努力從未停止,現(xiàn)代遺傳學(xué)為我們揭開了DNA和RNA的神秘面紗窍仰,DNA和RNA在復(fù)制或轉(zhuǎn)錄的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生突變或重組萧福,這些“錯(cuò)誤”的發(fā)生使得生物能產(chǎn)生出性狀各異的后代,造成生物性狀的多樣性辈赋。某些突變的性狀有可能讓個(gè)體更能適應(yīng)變化的環(huán)境鲫忍,也有可能給個(gè)體的生活造成麻煩膏燕,但對(duì)整個(gè)物種來說,變異在一定程度上提高了物種延續(xù)下去的幾率悟民。
多樣性對(duì)于生物演化的意義坝辫,就是提供足夠多的選擇。至于哪一種變異類型更好射亏,誰(shuí)也說不算淘钟,最終還是要看生存競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果蕉扮。我的個(gè)人觀點(diǎn)傾向于,能適應(yīng)環(huán)境,能讓個(gè)體更好地生存和繁衍的變異類型就是好的變異類型身辨。
2、對(duì)抗熵增的力量
文學(xué)家馮驥才曾說過:“風(fēng)可以吹起一張白紙盒蟆,卻無法吹走一只蝴蝶接奈,因?yàn)樯牧α吭谟诓豁槒摹兼蜈!?/p>
其實(shí)風(fēng)是可以吹走蝴蝶的攘残,自然選擇甚至可以讓某個(gè)風(fēng)口處的昆蟲翅膀退化。當(dāng)然为狸,我們的關(guān)注點(diǎn)不在這歼郭,而在后半句。生命的力量的確就在于不順從辐棒,不是不順從風(fēng)病曾,而是不順從宇宙的熵增。生命本質(zhì)上是一個(gè)抗熵增的過程漾根,一旦哪天順從了知态,生命也就快結(jié)束了。
熵是表示系統(tǒng)混亂程度的熱力學(xué)名詞立叛,它代表了系統(tǒng)中不可用的能量负敏。根據(jù)熱力學(xué)第二定律,孤立系統(tǒng)的熵不會(huì)自發(fā)減少秘蛇,只能增加或不變其做。而一個(gè)非孤立系統(tǒng)則可以通過引入外部能量做功來降低或維持系統(tǒng)內(nèi)熵的水平,但這一過程會(huì)導(dǎo)致外部系統(tǒng)中熵的增加赁还,其過程本質(zhì)上是熵的轉(zhuǎn)嫁妖泄。
熵增原理雖是熱力學(xué)的理論,但也適用于生物學(xué)艘策。早在上世紀(jì)40年代蹈胡,埃爾溫·薛定諤就曾提出熵增過程也必然體現(xiàn)在生命體系中這一觀點(diǎn)。
這一觀點(diǎn)認(rèn)為,可以把生命看作一個(gè)非孤立系統(tǒng)罚渐。細(xì)胞通過一層磷脂雙分子和蛋白質(zhì)構(gòu)成的細(xì)胞膜將自己從無機(jī)環(huán)境中區(qū)隔開來却汉,物質(zhì)和能量從外部輸入,促進(jìn)了細(xì)胞內(nèi)的一系列生化反應(yīng)荷并,反應(yīng)產(chǎn)生的能量和物質(zhì)被用以維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整和功能的正常運(yùn)行合砂,產(chǎn)生的廢物和多余能量再通過各種方式輸出到細(xì)胞外部。這便是生命的新陳代謝過程源织,通過這一過程翩伪,細(xì)胞得以維持其內(nèi)部的總體有序,而增加的熵都被轉(zhuǎn)嫁到了外部環(huán)境中谈息。從系統(tǒng)外部看缘屹,生命本身雖然是抗熵增的系統(tǒng),但為了維持這個(gè)小系統(tǒng)的低熵狀態(tài)侠仇,就必須要向外部環(huán)境轉(zhuǎn)嫁更多的熵轻姿,而這實(shí)際上加速了整體環(huán)境的熵增進(jìn)程。
生命是熵增大河中的一股逆流傅瞻,是無序背景下的一抹有序風(fēng)景踢代。如果外部能量充裕盲憎,這些相對(duì)有序的生命往往傾向于擴(kuò)大有序的范圍嗅骄。具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生命體在經(jīng)受住自然選擇后逐漸發(fā)展壯大,經(jīng)過幾十億年的演化饼疙,這些簡(jiǎn)單的生命體最終發(fā)展成各種各樣的生物溺森。到今天,小到細(xì)菌窑眯、草履蟲屏积,大到藍(lán)鯨、非洲象磅甩,雖然形態(tài)萬千炊林,但萬變不離其宗,所有的生物體都由細(xì)胞構(gòu)成(病毒除外)卷要。即使是病毒渣聚,想要生存和復(fù)制也離不開細(xì)胞。細(xì)胞是生物結(jié)構(gòu)和功能的基本單位僧叉,也是保持有序奕枝、抗熵增的基本單位。
3瓶堕、能量網(wǎng)絡(luò)
非孤立系統(tǒng)對(duì)抗熵增需要利用外部能量隘道,而不同生物的能量來源各不相同,但本質(zhì)上都來自于無機(jī)環(huán)境。
初中生物課中講過谭梗,生態(tài)系統(tǒng)中的生物分為生產(chǎn)者忘晤、分解者和消費(fèi)者三類。
生產(chǎn)者多為植物和某些化能合成細(xì)菌默辨,它們能夠通過光合作用或化學(xué)反應(yīng)把無機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存能量的有機(jī)物德频。
分解者多是腐生的細(xì)菌、真菌等微生物缩幸,也包括屎殼郎壹置、蚯蚓等腐生動(dòng)物。分解者的主要作用是把有機(jī)物分解為無機(jī)物表谊,完成生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)钞护。生產(chǎn)者和分解者都是連接無機(jī)環(huán)境和生物界的橋梁,一般情況下爆办,一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)只要有生產(chǎn)者和分解者就可以正常運(yùn)行难咕。
消費(fèi)者多為動(dòng)物,也包括部分寄生類微生物距辆。消費(fèi)者無法直接利用無機(jī)環(huán)境中的能量余佃,需要通過捕食或寄生關(guān)系獲取能量。以生產(chǎn)者為食的消費(fèi)者被稱為初級(jí)消費(fèi)者跨算,以初級(jí)消費(fèi)者為食的消費(fèi)者被稱為二級(jí)消費(fèi)者爆土,后邊可能還有三級(jí)、四級(jí)诸蚕,依次類推步势。對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)來說,消費(fèi)者可有可無背犯,其作用主要是加快能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的速度坏瘩。
生產(chǎn)者和消費(fèi)者通過吃與被吃的關(guān)系構(gòu)成了食物鏈,不同的食物鏈縱橫交錯(cuò)構(gòu)成食物網(wǎng)漠魏,能量和物質(zhì)就在食物網(wǎng)中從底層節(jié)點(diǎn)流向高層節(jié)點(diǎn)倔矾。通常,一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的物種越多柱锹,食物網(wǎng)越復(fù)雜哪自,其穩(wěn)定性也越強(qiáng)。
食物網(wǎng)就像是電網(wǎng)奕纫,源源不斷的太陽(yáng)能經(jīng)由生產(chǎn)者入網(wǎng)提陶,負(fù)載起億萬生命的抗熵增過程,維持著物種的多樣性匹层。當(dāng)然隙笆,每年能夠入網(wǎng)的太陽(yáng)能總量也是有限的锌蓄,不可能供養(yǎng)起無限量的生命。而生物界也有自己的一套方法撑柔,用以調(diào)節(jié)食物網(wǎng)的負(fù)載均衡瘸爽。
4、生存和繁衍的競(jìng)賽
在資源充裕铅忿、缺少天敵的時(shí)候剪决,生物個(gè)體生存難度低,生物種群會(huì)在相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到資源承載力的極限檀训。此時(shí)生物個(gè)體便會(huì)面臨種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)柑潦,競(jìng)爭(zhēng)主要在兩個(gè)方面展開:生存和繁衍。
現(xiàn)代生物學(xué)認(rèn)為峻凫,生物最重要的基本特征是新陳代謝和遺傳變異渗鬼。前者對(duì)應(yīng)抗熵增特性,是生存的基礎(chǔ)條件荧琼,具體表現(xiàn)為生物對(duì)物質(zhì)和能量的需求譬胎。比如植物需要氮磷鉀、水和陽(yáng)光命锄,動(dòng)物需要食物堰乔、水和空氣。后者對(duì)應(yīng)多樣性特性脐恩,是繁衍的必要條件镐侯,具體表現(xiàn)為擇偶和交配的需求。
種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇的時(shí)候被盈,生物個(gè)體會(huì)利用自身優(yōu)勢(shì)爭(zhēng)搶資源析孽。這時(shí)搭伤,變異的作用便會(huì)凸顯出來只怎。植物需要相互爭(zhēng)搶氮磷鉀、水和陽(yáng)光怜俐,有的變異個(gè)體擁有更發(fā)達(dá)的根系身堡,能夠爭(zhēng)到更多的水分和肥料,有的個(gè)體擁有更高的樹冠拍鲤,能夠獲得更多的陽(yáng)光贴谎,這些變異個(gè)體便更容易存活并繁衍。動(dòng)物會(huì)為了食物季稳、水源和配偶而大打出手擅这,善于爭(zhēng)斗的個(gè)體更容易存活下來。當(dāng)然景鼠,事情也并不絕對(duì)仲翎,有的變異個(gè)體由于耗能遠(yuǎn)低于其他個(gè)體,不用爭(zhēng)搶也能存活下來;有的干脆轉(zhuǎn)換了食性溯香,不參與競(jìng)爭(zhēng)也能過得很好鲫构。正是由于有這些競(jìng)爭(zhēng)和變異,生物才能不斷地進(jìn)化演變玫坛。
除了種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)结笨,生物往往還要面對(duì)種間競(jìng)爭(zhēng)和與環(huán)境的競(jìng)爭(zhēng)。
種間競(jìng)爭(zhēng)有兩類湿镀,一類是捕食者與被捕食者之間的競(jìng)爭(zhēng)炕吸,比如獵豹和羚羊,反應(yīng)慢或奔跑慢的羚羊會(huì)被吃掉勉痴,反過來算途,奔跑慢或動(dòng)作笨拙的獵豹會(huì)被餓死,二者相互選擇蚀腿,最終使得兩者都進(jìn)化為反應(yīng)靈敏嘴瓤、善于奔跑的動(dòng)物。另一類種間斗爭(zhēng)是相同食性的物種間的競(jìng)爭(zhēng)莉钙,比如獵豹和獅子廓脆,都以羚羊?yàn)槭常绻缪蚍N群個(gè)體數(shù)量有限磁玉,那么它們也會(huì)構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系停忿。
與環(huán)境的競(jìng)爭(zhēng)通常發(fā)生在氣候或自然環(huán)境改變的時(shí)候,比如有的地方由草原變成沙漠蚊伞,適應(yīng)沙漠氣候的變異個(gè)體便會(huì)繼續(xù)生存繁衍席赂, 不能適應(yīng)的個(gè)體便會(huì)出走或被淘汰。有的時(shí)候也會(huì)發(fā)生生物改變環(huán)境的事情时迫,比如防風(fēng)固沙植物對(duì)當(dāng)?shù)貧夂虻母纳啤?/p>
縱觀生物需面對(duì)的這三類競(jìng)爭(zhēng)颅停,種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)往往最為激烈,這是因?yàn)橥N個(gè)體對(duì)生存和繁衍所需的條件重合度最高掠拳,供需失衡就會(huì)引發(fā)激烈競(jìng)爭(zhēng)癞揉。自然界沒有宏觀調(diào)控,所有競(jìng)爭(zhēng)都嚴(yán)格遵守適者生存的法則溺欧,競(jìng)爭(zhēng)和選擇的過程對(duì)個(gè)體往往是異常殘酷的喊熟,但這些競(jìng)爭(zhēng)和選擇最終促成了物種的進(jìn)化。
5姐刁、叢林法則
自然選擇的殘酷之處在于生存的排他性芥牌。
高大的植物遮天蔽日,生活在其陰影下的其他植物聂使,如果無法降低對(duì)陽(yáng)光的需求壁拉,就只能日漸凋零拐叉;食肉動(dòng)物要想生存繁衍,既要千方百計(jì)地掠奪獵物的生命扇商,又要避免自己成為其他獵手的獵物凤瘦;既要提防同類跑來爭(zhēng)搶食物,又要為了交配出力賣命 案铺。
每個(gè)個(gè)體都本能地渴望生存蔬芥,為了生存,任何一點(diǎn)資源的分配控汉,都有可能引發(fā)你死我活的較量笔诵。而每一場(chǎng)生死較量的結(jié)果,都嚴(yán)格遵循叢林法則姑子。
叢林法則乎婿,就是優(yōu)勝劣汰,弱肉強(qiáng)食街佑。強(qiáng)者勝出谢翎,弱者淘汰;強(qiáng)者生存繁衍沐旨,弱者讓出空間森逮,為前者提供能量。
認(rèn)真的人會(huì)對(duì)以上說法提出質(zhì)疑:自然界中常有小吃大磁携、弱克強(qiáng)的案例發(fā)生褒侧,比如螞蟻能吃掉體重百倍于己的青蟲,白鼬可以獵食體重?cái)?shù)倍于己的野兔谊迄,最極致的案例是人類闷供,人類的體型在自然界只能算是中等,卻可以站上食物鏈的頂端统诺,把兇猛的老虎歪脏、獅子和北極熊都關(guān)到籠子里或加入菜譜中,這些該如何解釋呢篙议?
如果按照體型大小和肌肉力量給生物個(gè)體打分唾糯,大部分人類相對(duì)于大型猛獸的確是戰(zhàn)五渣怠硼,但人類站上食物鏈頂端鬼贱,從來不是依靠個(gè)體的肌肉力量。人類的力量大部分源于組織和知識(shí)香璃,前者可以整合多人的力量形成合力这难,后者則讓人類意識(shí)到或發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象背后的規(guī)律,用較少的力量就能摧毀或征服猛獸葡秒。螞蟻和白鼬的案例也是同樣的道理姻乓,一只螞蟻可能難以吃掉青蟲嵌溢,但一窩螞蟻的力量足以讓青蟲絕望;白鼬的體型雖小蹋岩,但它是資深的獵手赖草,只要把尖牙插入野兔的頸動(dòng)脈,任你力氣再大剪个,也再無用武之地秧骑。
叢林里的強(qiáng)弱,不是單一維度的力量對(duì)比扣囊,而是綜合多個(gè)維度力量的綜合實(shí)力對(duì)比乎折。
叢林法則是自然規(guī)律,理論上適用于任何生物群落侵歇,包括人類社會(huì)骂澄。但人類文明發(fā)展到今天,正在努力消除叢林法則對(duì)人類社會(huì)的支配惕虑。人們創(chuàng)造出各種人文主義思想坟冲,試圖取代叢林法則的地位。這種努力還是有些成效的溃蔫,至少生存競(jìng)爭(zhēng)不再像之前那樣血腥樱衷。
雖然前景樂觀,但也不能放松警惕酒唉。人類社會(huì)生存競(jìng)爭(zhēng)的緩解本質(zhì)上是因?yàn)樯a(chǎn)力的提升大幅增加了可利用能源的種類和數(shù)量矩桂,人文主義的教化只是輔助因素。如果人口數(shù)量超過生產(chǎn)力的最高承載水平痪伦,人類野性的回歸也是有可能的侄榴。
天地不仁,以萬物為芻狗网沾。自然是無意的癞蚕,它沒有人類的感情,愛恨情仇辉哥、善惡好壞都與它沒有關(guān)系桦山,這就是自然本來的面目。認(rèn)清自然醋旦,認(rèn)清生命恒水,對(duì)于我們思考人生的大問題有不小的幫助。能看到這里的人饲齐,應(yīng)該都是愛思考的人钉凌,至少也是個(gè)有耐心的人,與君共勉:-)