按皮姆的说法,计算机模型显示:"当混合体中有10至20种成分时,其峰值(或者说稳定点)可能有十几到上百个。假如你重演一遍生命的进程,会达到不同的峰值。"换句话说,投放了同样的一些物种后,初始的无序状态会朝向十几个终点。而改变哪怕是一个物种的投入顺序,都足以使系统由一个结果变成另一个。系统对初始条件是敏感的,但通常都会转为有序状态。
皮姆把帕卡德还原伊利诺伊大草原(或者应该说是稀树大草原)的工作看成是对他的发现的佐证:"帕卡德第一次试图组合那个群落的时候失败了,从某种意义上说,是由于他得不到所需的物种,而在清除不想要的物种时又遇到很多麻烦。一旦引进了那些古怪却合适的物种,离恒定状态就相当接近了,所以它能容易地达到那个状态,并可能一直保持下去。"
皮姆和德雷克发现了一个原则,它对任何关注环境以及对创建复杂系统感兴趣的人都是重要的经验。"要想得到一块湿地,不能只是灌入大量的水就指望万事大吉了。"皮姆告诉我,"你所面对的是一个已经历经了千万年的系统。仅仅开列一份丰富多样的物种清单也是不够的。你还必须有组合指南。"
4.4如何同时做好一切
史蒂夫·帕克德的初衷是想延续真正的北美草原栖息地。在此过程中,他复活了一个已经消逝了的生态系统,也许还得到了一个稀树大草原的合成指南。30年前,戴维·温盖特在百慕大群岛的一片海洋(而不是如海的草地)中看护一种珍稀岸禽,以使其免于灭绝。在此过程中,他再现了一个亚热带岛屿的完整生态环境,进一步阐明了组合大型机能系统的原理。
百慕大的故事说的是一个岛屿受到病态的、无规划的人工生态系统的蹂躏。第二次世界大战结束时,住房开发商、外来害虫彻底侵占了百慕大群岛,当地植物被进口的花园物种所毁灭。1951年,在该群岛外岛的悬崖上发现了百慕大圆尾鹱----一种海鸥大小的海鸟----这一通告令当地居民和全球科学界极为震惊,因为人们认为百慕大圆尾鹱已经灭绝几个世纪了。人们最后看到它们是在渡渡鸟灭绝前后的17世纪。出于一个小小的奇迹,几对圆尾鹱一连几代都在百慕大群岛远处海崖上孵卵。它们大部分时间生活在水上,只有在构建地下巢穴时才上岸,因此4个世纪都没人注意到它们。
戴维·温盖特在中学时代就对鸟类充满狂热的兴趣。1951年,百慕大一位自然学家成功地将第一只圆尾鹱从裂隙深处的鸟巢取出时,他就在现场。后来,盖温特参与了尝试在百慕大附近名为楠萨奇的无人居住的小岛重新安置圆尾鹱的行动。他如此倾心于这个工作,以至于新婚的他搬到了这个无人居住、没有电话的外岛上的一处废弃的建筑里。
温盖特很快就明白了,如果不还原这里的整个生态系统,就不可能恢复圆尾鹱的兴旺。楠萨奇和百慕大原本覆盖着茂密的香柏树林,但是在1948至1952年仅仅三年的时间里,香柏就被引入的害虫彻底毁掉了,只剩下巨大的白色树干。取而代之的是许多外来植物。温盖特认为主岛上那些高大的观赏树肯定逃不过五十年一遇的飓风。
温盖特面对着所有整体系统制造者都会面临的难题:从何入手?事事都要求其他的条件万事俱备,但你又不可能一下子把整个东西拎起来舞弄。有些事必须先做,而且要按正确的顺序去做。
通过对圆尾鹱的研究,温盖特断定,它们的地下筑巢地点已经因无计划的城市扩张而减少了,之后,又有热带白尾鸟前来抢夺仅存的合适地点。好斗的热带鸟将圆尾鹱的幼鸟啄死,再占用其鸟巢。严峻的形势需要采取严厉的措施。因此,温盖特为圆尾鹱制定了"政府安居计划"。他制作了人工巢穴----一种地下鸟窝。假如楠萨奇森林能够恢复的话,那些树木就会在飓风的作用下微微倾斜,根部拔起而形成大小合适的缝隙。热带鸟太大进不去,但对圆尾鹱来说就太完美了。但是,温盖特等不及这一天了,因而,他制作了人工鸟巢,作为解开这个谜题的第一步。
由于需要森林,他种植了8000棵香柏,希望其中能有一些抵抗得住枯萎病。有些香柏确实顶住了病害的侵袭,但是又被风扼杀了。于是,温盖特又种了一种辅助物种----生长迅速、非本地生的常青植物木麻黄----作为环岛防风林。木麻黄迅速长大,使香柏得以慢慢生长,几年过后,更适应环境的香柏取代了木麻黄。补种的森林为一种已经几百年未在百慕大出现过的夜鹭创造了完美的家,而夜鹭吞食陆地蟹。如果没有夜鹭,这些陆地蟹就成了岛上的有害物种。数目爆长的陆地蟹一直享用着湿地植物汁多味美的嫩芽。如今蟹的数量减少,让稀少的百慕大莎草有了生长的机会,近几年里,它也有了结籽的机会。这就好像"少了钉子,丢了王国。"的寓言故事。反过来说:找到钉子,王国获胜。温盖特一步一步地重组了失去了的生态系统。
生态系统和其他功能系统犹如帝国,毁掉容易,建起来难。大自然需要发展森林或湿地的时间,因为就连大自然也不能同时做好一切。温盖特所给予的那种帮助并没有违反自然规律。大自然一般都是利用临时的脚手架来完成自己的许多成就的。人工智能专家丹尼·希利斯在人类的大拇指身上看到了类似的故事。借助拇指的抓握,灵巧的手使人类的智能更进一步,具备了制造工具的能力。但是一旦智能建立,手就没那么重要了。希利斯宣称,建立一个巨大的系统确实需要许多阶段,一旦系统动作起来,这些阶段就变得可有可无了。"锤炼和进化智能所需的辅助手段远比简单地停留在某个智能水平上要多得多。"希利斯写道,"人们在确信与其他四指相对的拇指在智能发展中的必要性的同时,也毫不怀疑现在的人类可以脱离开拇指进行思考。"
当我们躺在隐于高山山梁的草甸上,或涉入潮沼肮脏的水中,就遭遇了大自然的"无拇指思想"。将样板草场更新为花的世界所需要的中间物种此刻都消失了。留给我们的只有"花的念想",而缺失了看护它们成型的"拇指"。
4.5艰巨的"拼蛋壳"任务
你可能听说过一个感人的故事----《植树人种出了幸福》,它讲的是如何从荒芜中创造出一片森林和幸福的故事。这是一位1910年徒步去阿尔卑斯山深处旅行的欧洲年轻人讲的故事:
这位年轻人信步来到一个多风无树的荒芜山区。那里仅剩的居民是一些吝啬、贫穷、牢骚满腹的烧炭人,挤在一两个破败的村庄里。年轻人在这个地方见到的唯一一个真正快乐的居民是一个孤独的牧羊隐士。年轻人惊奇地看着这位隐士整天默默无语,白痴似的把橡子一粒粒戳进月球表面似的荒山。沉默的隐士每天种100粒橡子。年轻人迫不急待地离开了这块荒凉的土地。许多年后,第一次世界大战爆发,年轻人竟又意外地回到了这里。这次,他发现当年的那座村庄已经郁郁葱葱,几乎认不出来了。山上生长着茂盛的树木和植物,流淌着溪水,到处是野生的鸟兽,还有一批心满意足的新村民。那位隐士在30年的时间里种了90平方英里茂密的橡树、山毛榉和桦树。他在大自然面前看似孤立无援、蚍蜉撼树的举动已经重塑了当地的气候,为成百上千的人们带来了希望。
可惜这个故事是杜撰的。尽管人们把它当作真实的故事在世界各地传扬,实际上它只是一位法国人为时尚杂志编写的奇幻故事。不过,也确实有一些理想主义者通过种植上千棵树木而重建森林的故事。他们的成果证实了法国人的直觉:大面积生长的植物能促进当地生态系统进入良性循环。
有个真实的例子:20世纪60年代初期,英国奇女子温迪·坎贝尔-普尔蒂旅行到北非,通过在沙漠中栽种树木来抵御沙丘的入侵。她在摩洛哥提兹尼特省的45英亩沙地上种植了2000棵树,形成一道"绿色的墙"。在6年的时间里,这些树功勋卓越。温迪又设立了基金,为在阿尔及利亚布萨达的260亩沙漠荒原上再种植13万株树木提供资金。这项工作也取得了成果,形成了一小块适合柑橘、蔬菜和谷物生长的新田地。
哪怕只给予一个小小的立足点,那些相互关联的绿色植物内所隐藏的巨大潜能都会触发收益递增的法则:"拥有者得到更多。"生物促进环境发展,也促进更多生物的成长。在温盖特的岛上,鹭的出现使莎草能够重现。在帕克德的北美大草原,以火来清除障碍使野花得以生存,从而使蝴蝶得以生存。在阿尔及利亚的布萨达,一些树木改变了气候和土壤,从而使那里适合更多树木的生长。更多的树木为动物、昆虫和鸟儿创造了生存地,从而为更多的树木准备好了栖息地。从一些橡子开始,大自然就像一部机器,为人类、动物和植物建造豪华的家园。
楠萨奇和其他森林收益递增的故事,以及来自斯图亚特·皮姆微观世界的数据报告,都印证了一个重要的经验,皮姆称之为"拼蛋壳效应"。我们能把失去的生态系统重新组合起来吗?是的,只要所有的碎片都还存在,我们就能将其还原。只是,不知道我们能否还能得到所有的碎片。也许陪伴生态系统早期发展的某些物种----正如助推智能发展的拇指----在附近已不复存在了。或者,在一场真正的灾难中,重要的辅助物种在全球灭绝了。完全有这样一种可能,曾经有一种假想的、到处生长的小草,对于北美大草原的形成具有至关重要的作用,但却在最后的冰河时期被一扫而空。随着它的逝去,蛋壳就不可能再还原了。"记住,两点之间并非总有一条路径可走,"皮姆说。
帕克德曾经有过这个令人沮丧的想法:"大草原永远不能完全复原的一个原因是有些成分永远消失了。也许没有大型食草动物,如古时候的乳齿象乃至过去的野牛,大草原是不会回来的。"皮姆和德雷克的工作还得出更可怕的结论:"不仅要有合适的物种按恰当的顺序出现,而且还要有合适的物种在恰当的时间消失。一个成熟的生态系统也许能轻易地容忍x物种,但是在其组合过程中,x物种的出现会把该系统转到其他路径上,将其引向不同的生态系统。"帕克德叹息道:"这就是创造一个生态系统往往要经过数百万年的原因。"如今,扎根在楠萨奇岛或驻扎在芝加哥郊区的哪个物种能将重现的稀树大草原生态系统推离原来的目的地呢?
由此说到机器,有一个违反直觉却很明确的规则:复杂的机器必定是逐步地,而且往往是间接地完善的。别指望通过一次华丽的组装就能完成整个工作正常的机械系统。你必须首先制作一个可运行的系统,再以此为平台研制你真正想完成的系统。要想形成机械思维,你需要制作一只机械"拇指"----这是很少有人欣赏的迂回前进的方式。在组装复杂机械过程中,收益递增是通过多次不断的尝试才获得的----也即人们常说的"成长"过程。
生态系统和有机体一直都在成长,今天的计算机网络和复杂的硅芯片也在成长。即使我们拥有现存电话系统的所有关键技术,但如果缺少了从许多小型网络向一个全球网络成长的过程,我们也不可能组装出一个与现有电话系统一样巨大且可靠的替代品。
制造极其复杂的机器,如未来时代的机器人或软件程序,就像还原大草原或热带岛屿一样,需要时间的推移才能完成,这是确保它们能够完全正常运转的唯一途径。没有完全发展成熟或没有完全适应外界多样性就投入使用的机械系统,必然会遭到众口一致的诟病。用不了多久,再听到"时机成熟,再把我们的硬件投放市场"时就不会觉着可笑了。
北美大草原(prairie):分布于北美大陆中部和西部的辽阔的大草原,也称为温带草原,以禾本科植物为主。随着降雨量的由西向东增加和草茎的高低,而又区别为高、中、低几种类型的草原,东部气候半湿润,草木繁茂,种类丰富,并常出现岛状森林或灌丛,称为高草草原;西部内陆靠近荒漠一侧,雨量减少,气候变干,草群低矮稀疏,种类组成简单,并常混生一些旱生小半灌木或肉质植物,称为矮草草原。中间为过渡混生草原。
史蒂夫·帕克德(stevepackard):主持伊利诺斯州自然保护协会的科学和管理工作,唤起了世界对芝加哥地区残存的稀树大草原的关注,建立了自愿者网络,成为《纽约时报》科学作家威廉·史蒂文斯的新书《橡树下的奇迹》所关注的焦点。
奥尔多·利奥波德(aldoleopold,1887~1948):美国伦理学家、环境保护主义理论家。著有自然随笔和哲学论文集《沙乡年鉴》。在这本书中,利奥波德从哲学的意义上提出了"土地道德"的概念,把人们对自然的态度与人的道德联系在一起,并指出,在人类历史上,征服者最终都将祸及自身。
1英亩≈4047平方米
浴火重生的种子:某些硬壳类植物种子,非火烧去外壳不能发芽。比如澳洲桉树的种子有厚厚的木质外壳,借助大火把它的木质外壳烤裂,便于生根发芽。因此桉树林就像凤凰,大火过后不仅能获得新生,而且会长得更好。
热带或亚热带稀树大草原(savanna):是指干湿季对比非常明显的热带地区。主要见于东非、南美巴西高原和印度等地。以高达一米以上的旱生禾草为主要成分所组成的草被层占优势,在这种草被层的背景上散生着一些旱生矮乔木。以禾草的生产力高以及植被稀疏开旷等为其特点。savanna土著原意即为"树木很少而草很高"。
《梦幻之地》(fieldofdreams):是凯文·科斯特纳最出色的代表作之一。这是一部带有神秘色彩的文艺片,描写中年人不甘心于平凡而内心渴望追求梦想的那股力量,对于美国婴儿潮一代的集体心理有深刻动人的刻画。主人翁是青少年时期与父亲失和而无法完成梦想的农场主人雷,有一天他听到神秘声音说:"你盖好了,他们就会来。"于是他像着了魔一样铲平了自己的玉米田,建造了一座棒球场,没想到他的棒球偶像真的来到那里打球,而且还因此使他跟父亲之间的多年心结得以开解。
斯图亚特·皮姆(stuartpimm):1971年获英国牛津大学文学学士,1974年获新墨西哥州立大学哲学博士。皮姆具有保护濒危物种的经验,对热带雨林的消失及其后果颇有研究。
吉姆·德雷克(jimdrake):宇航工程师,发明家,帆板运动创始人之一。
斯图亚特·考夫曼(stuartkauffman,1939~):美国圣塔菲研究所(santafeinstitute)科学家,理论生物学家。
戴维·温盖特(davidwingate,1935~)鸟类学家、博物学家、自然资源保护论者,大英帝国勋章获得者。再现了百慕大生态环境,拯救了珍稀鸟类圆尾鹱。
少了钉子,丢了王国:这个寓言故事讲的是一个国王去打仗,所骑的战马少了一个马掌钉,结果在战斗中战马跌倒,输掉了战争,也丢掉了王国。
丹尼·希利斯(dannyhillis,1956.09~):美国发明家、创业家和作家。他与其他人联合创立了"思考机器公司"(thinkingmachinecorporation),该公司研发了并行超级计算机"连接机"(connectionmachine)。
拼蛋壳:有个英语童谣,大意是,一个叫humptydumpty的矮胖子,不小心从墙头摔下来,像鸡蛋一样跌得粉碎。国王的骑士们谁都无法把他拼好。