6.1均衡即死亡
今晚是中国传统的中秋佳节。旧金山唐人街闹市区内,华侨们一边互赠月饼,一边讲述着嫦娥奔月的故事。我家在距此12英里陡峭堤岸的后面。金门的大雾积聚在我家屋后堤岸的上空,将附近地区笼罩在茫茫雾气中。我踏着午夜的月光,出去散步,犹如云中漫步。
发白的黑麦草高及胸口,在风中喃喃低语。我跋涉其中,仔细观察加利福尼亚的崎岖海岸。这是一块无序的土地,大都是多山的沙漠,相临的大海虽然水量充足,却无法提供雨水。海洋在夜间展开浓雾,偷偷地运送着生命之水。清晨来临,雾气凝结成水滴附着在嫩枝和树叶上,滴滴答答地落到地上。整个夏天,水大都以这种方式传送过来,而在其他地方,这本是雷雨云团的份内之事。生命中的庞然大物红杉树,就在这雨水替代物的涓滴滋养下茁壮成长。
雨水广施恩泽,涵盖万物,包罗万象且一视同仁。相对之下,雾气却只能逡巡于方亩之间。它依赖于微弱的空气对流,漂浮到最容易到达的地方,然后滞留在适当而平和的丘陵间的凹陷处。地形以这种方式掌控着水汽,也间接地掌控了生命。丘陵形成合适的地形就能留住浓雾,或凝结水滴滴入峡谷。与阴面的北部斜坡相比,朝南向阳的山丘会因为蒸发作用失去较多的的宝贵水分。而某些地表的土壤能够更好地保持水分。当这些变数彼此叠加组合时,便会造成许多小片的动植物栖息地,构成拼贴画般的风景。在沙漠地带上,水决定着生命去留。而当一块沙漠地带上水的传送无法做到普降恩泽、其所达范围有限且反复无常时,那么决定生命去留的就是土地本身。
结果就形成了拼贴画一样的风景。我屋后的小山就披着由三块截然不同的"料子"拼成的植被,一面斜坡上是匍匐的草地群落,居住着老鼠、猫头鹰、蓟和罂粟----一直延伸到海边。小山顶上,粗桧林和柏树把持着另一个单独的群丛,其中有鹿、狐狸和青苔。而在另一边的高地上,无边无际浓密的毒葛和常绿灌木丛中隐藏着鹌鹑以及其他种群成员。
这些"小联邦"之间保持着动态的平衡,它们相互间自我维持的姿态持续保持着将跌未跌的状态,就像春天溪流中的驻波。当大量的自然界生物互相推搡着拥进共同进化的怀抱之时,在不均衡的地貌和气候环境中,它们的相互作用令彼此无法聚集,于是成为一片片隔离的斑块,块内的动植物互相依存。这些斑块的位置亦随时间改变而游移。
风和春季洪水侵蚀着土壤,暴露出地下土层,新组成的腐殖质和矿物成分初露地表。土壤混合物上下搅动翻身的同时,与之息息相关的动植物也混杂着搅动变迁。郁郁葱葱的仙人掌树丛,比如巨树仙人掌丛林,可以在短短不到100年之内迁进或迁出西南部的小块沙漠地带。如果延时拍摄后用普通转速放映的话,会发现巨树仙人掌丛林在沙漠景观里蔓延的过程就像水银泻地。能游走的不仅仅只有仙人掌树丛。在同样缩时拍摄的画面里,中西部稀树大草原的野花绕着橡树丛漫溢上来,犹如涌来的潮水,有时,将树丛尽没在茫茫草原里;有时,山火过后,花草的潮水又会退却,复现扩散膨胀的橡树林。生态学家丹·鲍肯曾这样描述过,森林"和着气候变换的节拍缓缓地穿行于地貌之中"。
"如果没有变化,沙漠就会退化,"托尼·博格斯断言。他是一位身材魁梧,留着一大把红胡须的生态学家,深爱着沙漠。他全身心地学习研究与沙漠相关的知识和资料。在亚利桑那州图森市附近,博格斯顶着酷热一直监测着一块沙漠带。几代科学家在此进行了持续80年的测量和拍摄。对这块土地上的观察在所有无间断生态学观察中时间是最长的。通过研究这80年来沙漠变化的数据,博格斯得出结论:"多变的降雨量是沙漠存续的关键。每年降雨的情况稍有不同,才能使每个物种略微脱离平衡态。如果降雨量变幻多端,那么物种的混合群落就会增加两到三个数量级。反之,如果相对于每年的气温循环周期,降雨量保持不变的话,美丽的沙漠生态将几乎总是向着单一乏味溃缩。"
"均衡即死亡,"博格斯如是陈述。这个观点在生态科学圈内流行时间还不很长。"直到20世纪70年代中期,我们所有人都在前人学说的指导下工作,即生物群落正趋向不变的均衡,形成顶极群落。而今,我们看到,正是紊乱和多变真正给自然赋予了丰富的色彩。"
生态学家偏爱自然界中的各种均衡状态,其主要原因和经济学家偏爱经济中的各种均衡状态相同:均衡态可以用数学模型来表达,你可以为一个过程写出你能够求解的方程。但如果你说这个系统永远处于非均衡状态,你就是在说它的模型是无法求解的,也就无从探究。那就相当于你几乎什么都没说。而在当今这个时代,生态学(还有经济学)上的理解发生巨大改变并不是偶然的,因为用廉价计算机就能轻松地为非平衡和非线性方程编程求解。在个人电脑上为一个混沌的共同进化的生态系统建立模型突然不再是难题了。你看,这和行进的巨树仙人掌丛林或稀树大草原的奇异行为多像啊。
近年来,学者们提出了上千种非均衡态模型;事实上,现在有一个小圈子,专门研究混沌非线性数学,微分方程和复杂性理论等,所有这些研究都有助于改变这样的旧有观念:大自然和经济活动都会收敛到平衡稳态。流动即常态这个新观点重新阐述了历史数据。博格斯能够向人们展示沙漠的老照片,表明巨树仙人掌丛林的生态地块在一段相对较短的时间(几十年)正在图森盆地内漂移。"从我们监测的沙漠带发现,"博格斯说,"这些地带的发展并不同步。而正因如此,整个沙漠带内物种较为丰富,如果自然灾害彻底毁灭了一个地块上的物种,处在另一发展阶段的地块可以输出生物体和种子到这片地带。甚至在没有降雨量变化的生态系统,比如热带雨林,由于周期性的暴风雨和倒折的树木,也存在这种斑块生态动力系统(patchdynamics)。"
"均衡态不仅意味着死亡,它本身就是死亡状态,"博格斯强调,"系统要变得丰富,就需要时间和空间上的变化。但变化太多也不行。你会一下从生态渐变群转到生态交错群。"
博格斯认为,自然界对扰动和变化的依赖是个现实问题。"在自然界,如果作物(包括蔬菜,种子,或肉)的收成年复一年差异很大,那没什么问题。自然实际上在此差异中增加了其丰富性。但是当人们要靠一个生态系统中的作物维持生计,比如受变化驱动演化的沙漠系统,他们能做的仅仅是将这个系统简化成我们所谓的农业----根据变化的环境提供固定的产品。"博格斯希望沙漠的变迁能教会我们如何不用简化系统就能和变化的环境共处。这并不是一个完全愚蠢的梦想。信息驱动的经济模式为我们提供的是一种能够适应调整的基础结构,它能围绕无规律的产出灵活地做出修正;这就为灵活的"即时"制造业提供了基础。理论上,对于提供食物和有机资源的丰富多变的生态系统,我们可以利用信息网络调节投入,以适应其极不规律的产出。但是,正如博格斯承认的:"眼下,除了赌博,我们还没有由变化驱动的工业经济模式。"
6.2谁先出现,稳定性还是多样性?
如果说自然是建立在恒久流变的基础之上,那么不稳定性可能就是引起自然界生物类型丰富多彩的原因。不稳定的自然力量是多样性产生的根源,这种想法与一条古老的环境主义格言背道而驰:即稳定性产生多样性,多样性又带来稳定性。但如果自然的系统的确并不趋向精致的平衡,我们就应该习惯于和不稳定打交道。
在20世纪60年代后期,生物学家最终获得计算机的帮助,开始在硅晶网络上建立动态生态系统和食物链网络模型。他们试图回答的首批问题之一是,稳定性来自于何方?如果在虚拟网络上创建掠食者和被掠食者的相互关系,是什么条件致使二者稳定下来演绎一段长期共同进化的二重奏,又是什么条件会使这些虚拟生物难以为继?
最早的模拟稳定性的论文中有一篇是加德纳和艾希比在1970年合作发表的。艾希比是一位工程师,他对正反馈回路的种种优点和非线性控制电路很感兴趣。两人在电脑上为简单的网络回路编制出数百种变化,并系统地改变节点的数量和节点间的关联度。他们发现了惊奇的一幕:如果增加关联度至超过某一临界值,系统从外界扰动中回复的能力就会突然降低。换句话说,与简单的系统相比,复杂的系统更有可能不稳定。
次年,理论生物学家罗伯特·梅也公布了类似的结论。梅在电脑上运行生态模型,一些模拟的生态群落包含大批互相作用的物种,另一些则只包含极少的物种。他的结论与稳定/多样性的共识相抵触。他提醒大家,不要简单地认为增加物种混合的复杂性就能带来稳定性。相反,梅的模拟生态学认为,简单性和复杂性对稳定性的影响,并不如物种间相互作用的模式来得大。
"一开始,生态学家建立起简单的数学模型和简单的实验室微观系统,他们搞砸了。物种迅速消失。"斯图亚特·皮姆告诉我,"后来,生态学家在电脑上和水族箱里建立了更复杂的系统,他们以为这样会好些。但是他们错了,甚至搞得更糟。复杂性只会让事情变得异常困难,因为参数必须正好合适。所以,除非它确实简单(单猎物-单资源的种群模型),否则随机建立一个模型是行不通的。增加多样性、加强互相作用或者增加食物链长度,它们很快也会达到崩溃的地步。这是加德纳、艾希比、梅和我对食物网络所做的早期研究的主题。但继续在系统里加入物种,不断地让它们崩溃,它们竟然最终混合在一起,不再崩溃,突然获得了自然的秩序。它们经过大量反复的杂乱失败才走上正轨。我们所知道的获得稳定持续的复杂系统的唯一方式,就是再三重复地把它们搭配在一起。就我所知,还没人能真正理解其有效的原因。"
1991年,斯图亚特·皮姆和他的同事约翰·劳顿以及约·科恩一起回顾了所有对野外食物链网进行的实地测量,通过数学方法分析,得出的结论是,"生物种群从灾难中恢复的比率......取决于食物链长度"和一个物种所对应的被掠食者和掠食者数量。昆虫吃树叶就是一条食物链的一环。龟吃掉吃叶子的昆虫就形成了一条食物链上的两环。狼也许处在离叶子很远的环节上。总体来说,当食物链越长,环境破坏带来的影响就会使得互相作用的食物链网越不稳定。
西班牙生态学家罗蒙·马格列夫在此前几年观察到的一个现象,最恰当地阐述了由梅的模拟实验中得出的另一要点。马格列夫像梅一样注意到,由许多成员组成的系统成员彼此之间的联系会很弱,而成员很少的系统其成员彼此间的联系会很紧密。马格列夫这样说:"实际经验表明,那些与别的物种互动自由度大的物种,它们的交际圈子往往很大。相反地,彼此交往密切,互动程度强的物种常常隶属于一个成员很有限的系统。"生态系统内的这种明显的折衷,要么是多数联系松散的成员,要么是少数联系紧密的成员,与众所周知的生物体繁殖策略折衷非常相似:要么生出少数后代并加以妥善保护,要么产出无数后代任其自寻生路。
生物学表明,除了调节网络中每个节点各自的接头数量,系统还趋于调节网络中每对节点之间的"连接性"(连接强度)。自然似乎是保持连接性的不变性的。因此,我们应该料想能在文化、经济和机械系统中找到相似的连接性守恒定律,尽管我不清楚是否有过这样的研究。如果在所有的活系统中有这样的规律,我们也可料想,这种连接性在流变,永远处于不断调整的状态。
"一个生态系统就是一个活物的网络",博格斯说。生物通过食物链网、气味和视野以各种不同程度的连接性连接到一起。每个生态系统都是一个动态的网络,总是在流变,总处在重塑自己的过程中。"不论何处,当我们寻找不变时,找到的都是变化,"伯特克写道。
当我们踏上黄石公园朝圣之旅,或去加利福尼亚红树林,又或去佛罗里达湿地,我们总被当地那种可敬的、恰到好处的浑然天成深深打动。熊似乎就应出没于落基山脉的幽深河谷里;红衫林似乎就应摇曳在海岸山丘上,而北美鳄似乎就该呆在平原。我们有一种冲动,要保护它们免遭干扰。但从长远眼光来看,它们全都原本就是过客,既不是此地的老住户,也不会永住于此。鲍肯写道:"自然本身无论是形式、结构还是构成都不会恒久不动,自然无时无地不在变化。"
学者研究从非洲一些湖底的钻孔里得到的花粉化石,发现非洲地貌在过去几百万年中一直处于流变的状态。在过去的某个时刻,非洲的景观看起来和现在迥然不同。现在广袤的撒哈拉沙漠在过去不久的地质时期里是热带森林。而自那时到现在曾出现过许多生态类型。我们认为野性是永恒的;现实中,自然就是受限的流变。
注入人工介质和硅晶片中的复杂性只会有更进一步的流变。虽然我们知道,人类制度----那些凝聚人类心血和梦想的社会生态系统----也一定处在不断的流变和反复破立中,但当变化开始时,我们却总是惊讶或抗拒。(问一个新潮的后现代美国人是否愿意改变订立已200年之久的美国宪法。他会突然变成中世纪的保守派。)
变化本身,而不是红衫林或国家议会,才是永恒的。问题就变成:什么控制着变化?我们怎样引导变化?在政府、经济体和生态系统等松散团体中的分布式生命可以用任一种刻意的方式加以控制吗?我们能预知未来的变化状态吗?
比如说你在密歇根购买了一块100英亩荒废的农田。你用篱笆把四周围起来,把牛和人都隔在外面。然后你走开,监测这块荒地几十年。第一个夏天,园内野草占据这块地。从那以后每年都有篱笆外的新物种被风吹入园内落地生根。有些新来者慢慢地被更新的后来者代替,生态组合在这片土地上自我组织,混合就这样流变经年。如果一位知识渊博的生态学家观察这片围起来的荒野,他能否预测百年之后哪些野生物种会占据这片土地?
"是的,毫无疑问他能预测,"斯图亚特·皮姆说,"但这预测不会像人们想的那样有趣。"
翻开所有标准的大学生态学课本,在有关生物演替概念的章节中都可找到这块密歇根热土最后的形态。第一年到访的杂草是每年开花的草本植物,接着被更坚韧的多年生植物如沙果草和豚草取代,木本的灌木丛会荫蔽并抑制开花植物的生长,随后松树又抑制了灌木的生长。不过,松树的树荫保护了山毛榉和枫树等阔叶木的幼苗,接下来轮到后者坚定地把松树挤出地盘。百年之后,典型的北方阔叶林就几乎完全覆盖了整块土地。
整个过程,就好像这片土地本身就是一粒种子。第一年长出一堆野草,过了一些年,它变成浓密的灌木丛,再后来它长成了繁茂的树林。这块土地演替的画卷按着可以预知的阶段逐步展开,正如我们可以预知蛙卵将以何种方式变成蝌蚪。
这种发育过程还有其他奇特的侧面,如果这块新开发地开始于100英亩潮湿的沼泽区,而不是一块田地,或者换成同样大小的密歇根干燥多沙的沙丘,那么最初来接管的物种是不同的(沼泽上会是莎草,沙丘上会是覆盆子),但是物种的混合逐渐向同一个终点会聚,那就是阔叶林。三粒不同的种子孵化成同样的成体。这种会聚现象使得生态学家萌生了生物演替存在终点或是顶极群落的设想。在某一区域,所有生态混合体趋于转替直到它们达到一种成熟、终极、稳定的和谐。
在气候温和的北方,土地"想要"的是阔叶林。只要时间充足,干涸的湖泊或风沙沼泽地都会成为阔叶林。如果再暖和一点,高山山顶也会有此愿望。就好像在复杂的吃与被吃的食物链网中,无休止的生存竞争搅动着该地区混杂在一起的物种,直到混合态变成阔叶林这种顶极形态(或是其他气候条件下的特定顶极群落),那时,一切就会平静地归于一种大家都可接受的和平,土地就在顶点混合状态下平息下来。
演替达到顶极期时,多样物种间的相互需求漂亮地合拍,使整体很难遭到破坏。在短短30年内,北美的原种栗树就完全消失了----这些强势的栗树本是北美森林主体的重要组成部分。然而,森林的其他部分并未遭受巨大影响,森林依然挺立着。物种间的特殊混合产生的持久稳定性----生态系统----显示了类似属于有机体的和谐性的某种盆地效应。互相支撑中驻留着某种具有整体性而且富有生命力的东西。也许一片枫树林仅仅是由较小有机体组成的巨大的有机体。
另一方面,奥尔多·利奥波德写道:"若依普通的物理度量,无论是质量还是能量,松鸡在一英亩的土地生态系统中仅是沧海一粟。但是若从系统里拿走松鸡,整个系统也就停转了。"
6.3生态系统:超有机体,抑或是身份作坊?
1916年,生态学奠基人之一弗雷德里克·克莱门茨把类似山毛榉阔叶林这样的生物群落称为自然产生的超有机体。用他的话说,顶极群落构成的就是一个超有机体,因为"它产生,发展,成熟,死亡......的主要特点,堪比单株植物的生命历程"。由于森林自身就能在荒废的密歇根田地里再次播种,克莱门茨将其描绘为繁殖,生物体的另一个特性。对于任何一位敏锐的观察者而言,山毛榉----枫树林差不多和乌鸦一样展示出了完整性和身份特征。能够可靠地繁殖自身,并在空地和不毛的沙地上传播,除了(超)有机体,我们还能把它叫作什么?
20世纪20年代,超有机体在生物学家眼里可是个时髦词。用来描述在那时尚属新奇的想法:群集的干员(agent)协力行动,产生由整个群体控制表达的种种现象。就像点点霉斑将自身聚合为粘液菌,一个生态系统也能结合而成一个稳定的超组织(superorganization)----蜂群或森林。一片乔治亚州松树林的行为与单棵松树不同。得克萨斯州山艾树荒原也不同于单棵的山艾树,就像鸟群不是一只大鸟,它们是另一种有机体。动植物联合成松散的联邦,展现出一个有自己独特行为方式的超有机体。
克莱门茨的竞争对手,另一位现代生态学之父,生物学家格利森认为,超有机体联邦的观点过于牵强,很大程度上是人类内心的产物,试图能在各处发现模式。格利森反对克莱门茨的假设,他提出顶极群落仅仅是生物体偶然形成的联合,其兴衰取决于当地气候和地质条件。生态系统更似一个联合会而非社区----不确定,多元,包容,不断流变。
自然界的万千变化为这两种观点都提供了证据。在某些地方,群落间的边界是明确的,更符合生态系统是超级有机体的期待。太平洋西北部多岩石的海岸沿线,高潮期的海藻群落和临水侧的云杉林之间是杳无人烟的贫瘠海滩。站在数尺宽的狭窄沙盐地带,仿佛可以感受到两侧的两个超有机体,正忙碌着各自的烦恼尘缘。另一个例子在中西部地区,落叶林和开满野花的草原之间有着无法渗透的边界,引人注目。
为解开生态超有机体之谜,生物学家威廉姆·汉密尔顿从20世纪70年代开始在电脑上为生态系统建模。他发现,在他的模型中(和现实生活中一样)很少有系统能自组织形成任何一种可持久的连贯一致性。我上述的例子是野外生物界的例外。他还找到了另外几个例子:几千年来,水藓泥炭沼泽抵制了松树的入侵。苔原冻土带也是如此。但是大多数生态群落跌跌撞撞地发展出的杂交混合物种,并未作为一个整体给整个群落提供特别的自卫能力。从长远来看,大多数生态群落,不管模拟的还是真实的,都很容易受到外部的侵入。
格利森是正确的。一个生态系统内各成员间的连接远比有机体内各成员间的连接更为易变和短暂。从控制论的角度看,象蝌蚪这样的有机体和淡水沼泽这样的生态系统之间控制方式的不同在于,单个有机体受到严格紧密的束缚,而生态系统则宽松自由,不受束缚。
长远来看,生态群是临时性的网络。尽管有些群落相互联系紧密,近乎共生,大多数物种在进化期内还是漫无目的地随着伙伴的自身进化而与不同的伙伴同行。
从进化的时间尺度上看,生态学可以看作一场漫长的带妆彩排。对生物类型来说,那就是个身份作坊。物种变换角色尝试与每个物种合作,探索合作关系。随着时间的推移,角色和扮演融入到生物体的基因中。用诗意的话讲,基因不愿意将取决于其邻伴行为方式的任何交互作用和功能吸收进自己的编码,因为邻里关系时时刻刻都在发生变化替换。基因宁愿为保持灵活、独立和自由付出些代价。
同时,克莱门茨也是对的。存在某种效率盆地:假定其他条件不变,可以使特定的混合群体达到稳定的和谐状态。譬如,设想一下山谷两边岩石滚落谷底的方式。不是所有的岩石都能在谷底着陆;某些石头可能会卡在某个小山丘。同样,在山水间的某处,也可以发现未达到顶极群落状态的稳定的中间级物种混合群落。在极短的地质时期内(几十万年),生态系统形成一个亲密的团体,既与外界无涉也无需额外物种加入。这些联合体的生命甚至远比个体物种的生命还要短暂,个体物种通常可以存续一两百万年。
为使进化发挥效力,参与者之间必须具有一定的连接性;所以在那些紧密连接的系统里,进化的动力得以尽其所能。而在连接松散的系统里,比如生态系统、经济系统、文化系统,发生的则是不那么结构化的适应性调整。我们对松散系统的一般动力学所知甚少,是因为这种分散的改变是杂乱而无限间接的。早期的控制论专家霍华德·派蒂将层次结构定义为一个连接性频谱。他说:"在理想主义者的眼中,世上万物间都互有联系----也许的确如此。每个事物都有联系,有的事物会比其他事物有更多的联系。"派蒂定义的层级是系统内的连接性差异化的产物。那些联系松散以至于"扁平化"的成员,容易形成一个独立的组织层次,与那些成员间联系紧密的区域分离开来。不同的连接性区域产生了层级构造。
用最普适的话来说,进化是紧密的网络,生态是松散的网络。进化性的改变像是强力束缚的进程,非常类似于数学计算,甚或思维活动。在这种意义上,它是"理智的"。另一方面,生态变化则像是低等智力的、迂回的过程,以那些对抗风、水、重力、阳光和岩石的生物躯体为中心。生态学家罗伯特·洛克利夫这样写道,"群落[生态学的]属性是环境的产物而非进化史的产物。"进化是直接由基因或计算机芯片产生的符号信息流控制的,而生态则受控于不那么抽象、但更加杂乱无章的复杂性,这种复杂性来自于肉体。
因为进化是这样一个充满符号信息的过程,所以我们现在能人为创造并加以控制,但因为生态变化受到有机体本体的约束,只有当我们能更容易地模拟出生物躯体和更丰富的人工环境时,才能加以合成。
6.4变化的起源
多样性从何而来?1983年,微生物学家朱利安·亚当斯在培养一族大肠杆菌菌群的时候发现了一个线索。他将培养基提纯,得到具有完全一致的不变性的同一菌类。他将这族菌群放入一个特制的恒温器,给菌株提供一个均匀一致的生长环境----每个大肠杆菌都享有相同的温度和营养液。然后他令这些一模一样的菌虫复制并发酵。经过400代的裂变之后,大肠杆菌孕育出与其本身基因稍有变异的新菌株。在恒常不变没有特色的环境中,生命自发地走向了多样化。
亚当斯很惊讶,他仔细研究那些变体(它们不是新物种)的基因,想查明发生了什么。某个初始的细菌经历了一次变异,使其分泌有机化学物质乙酸酯。另一个细菌经历的变异使它能够利用第一个细菌分泌出来的乙酸酯。乙酸酯制造菌和乙酸酯采食菌的共栖协同依赖性突然从均质性中显露头角,这一群体分化成了一个生态体系。
虽然均质性也能产生多样性,但是不一致产生的效果会更好。假使地球像闪亮的轴承滚珠一样平滑----像完美的球状恒化器般均衡地分布着同样的气候和土壤----那么地球所拥有的多姿多彩的生态群落就要大大减少。在一个持久不变的环境里,所有的变异和多样性必须由内力驱动产生。其他共同进化的生命将是作用于生命的唯一限制。
假如进化可以自行其道,不受地理或地质变化力的干扰----换言之,脱离躯体的拖累----那么这似乎有意识的进化就会将进化产物作为进一步进化的输入,产生深度递归的关系。一个没有山脉,没有风暴,也没有出乎意料的干旱的星球上,进化会将生命卷进越缠越紧的共同进化之网,形成充满沉湎于不断加速的协同依赖性的寄生物、寄生物之寄生物(即重寄生物)、仿制品以及共生体的平淡世界。但由于每一物种与其他物种的耦合如此之紧密,想要分辨从何处起算是一个物种的身份发端和另一个物种的身份消亡就很困难。最后,滚珠般均匀的星球上的进化会将所有的事物一股脑地塑造成一个在全球范围内超级分布式的、单一、巨大的超个体(超有机体)。
出生环境恶劣的极地生物,必须随时应对大自然强加给它们的难以捉摸的变化。夜晚的严寒,白昼的酷热,春天融冰过后的暴风雪,都造就了恶劣的栖息环境。而位于热带或深海的栖息地相对"平稳",因为它们的温度、雨量、光照、养分都持久不变。因此,热带或洋底的平和环境允许那里的物种摒弃以改变生理机能的方式适应环境的需要,并给它们留下以单纯的生态方式适应环境的空间。在这些稳定的栖息地里,我们大有希望观察到许多怪异的共栖和寄生关系的实例----寄生吞噬寄生,雄性在雌性体内生活,生物模仿、伪装成其他生物,事实也正是如此。
没有恶劣环境,生命就只能自己把玩自己,但仍然能够产生变异和新特性,无论在自然界还是人工仿真界,通过将生物投入恶劣而变化多端的环境都能产生更多的多样性。
这一课对于那些设法在电脑世界里创造仿真行为的众神仿效者们并非毫无教益。自我复制、自我变异的电脑病毒一旦被释放进处理资源均匀分布的电脑存储器,便快速进化成一大群递归复制的变种,有寄生,有重寄生,还有重重寄生。有个名叫戴维·艾克利的电脑生命研究员告诉我:"我最终发现,想要得到和生命真正类似的行为,不是设法创造出真正复杂的生物,而是给简单的生物提供一个极其丰饶的变异环境。"
6.5生生不息的生命
这大风天的下午两点,离上次午夜远足6个月之后,我又爬上了屋后的山丘。冬雨洗得草儿绿,大风吹得草儿弯。爬到山脊不远处,我在野鹿卧在软草上压成的一个圆圆的草垫前停下。踩过的草茎饱经风霜,浅黄中微微带紫,这颜色好像是从鹿的肚子上蹭下来的。我在这草窝中歇息。头顶上是呼号的风。
我看见吹弯的草叶下蜷缩着的野花。不知什么原因,所有的物种都是紫蓝色的:羽扇豆,蓝眼草,蒲公英,龙胆草。在我、偃伏的草叶、还有远处的大海之间,是披挂着银绿色叶子粗矮的灌木丛----典型的荒漠版本。
这里有一株野胡萝卜花。它叶子上的纹路纵横交错,精细而复杂,令人眼花缭乱。每片叶子上排列着24片小叶,其中每片小叶之上又排列着12片更小的细叶。这种递归式的形状无疑是某种过度处理的结果。其顶生的复伞形花序,由30朵奶白色的小碎花簇拥着中心一朵小紫花,同样令人感到意外。在我歇息的这个草坡,多种多样的生命形式各自势不可当地呈现着自己的细节和不可思议。
我本应感动。但是坐拥这两百万棵草本植物以及数千棵杜松灌木林,对我冲击最大的却是想到地球上的生命是何其相像。在被赋予生命的物质所能采用的所有形状和行为中,只有少数几种及其广泛的变异形式通过了选拔。生命骗不了我,一切都是一样的,尤如杂货店里的罐头食品,尽管商标不同,却是由同一个食品集团制造。显然,地球上的所有生命都来自同一个超越国界的联合大企业。
我坐着的草棵支愣着,乱蓬蓬的蒲公英杆刮着我的衬衫,棕胸燕朝山下俯冲:它们是向四面八方滋蔓的同一事物。我之所以懂得,是因为我也被拉扯进去了。
生命是一种连结成网的东西----是分布式的存在。它是在时空中延展的单一有机体。没有单独的生命。哪里也看不到单个有机体的独奏。生命总是复数形式。(直到变成复数以后----复制繁殖着自己----生命才成其为生命)生命承接着彼此的联系,链接,还有多方共享。"你和我,血脉相同,"诗人莫格利柔声吟咏。蚂蚁,你和我,血脉相同。暴龙,你和我,血脉相同。艾滋病毒,你和我,血脉相同。
生命将自己分散成为显在的众多个体,但这些不过是幻象。"生命[首先]是一种生态属性,而且是稍纵即逝的个体属性。"微生物学家克莱尔·福尔索姆这样写道。克莱尔专爱在瓶子里搞超有机体。我们分布式地生活在同一个生命里。生命是一股变换的洪流,一路注满空容器,满溢出之后再注入更多的容器。无论那些容器的形状和数量如何,都不会对此造成丝毫影响。
生命像一个极端分子,运行起来时狂热而不加节制。它到处渗透,充塞大气,覆盖地表,还巧妙地进入了石床的缝隙,谁也无法拒绝它。如洛夫洛克所言,我们每挖出一块远古岩石,也就同时挖出了保存在那里的远古生命。约翰·冯·诺依曼,用数学术语思考生命,他说:"生命有机体......从任何合理的概率论或热力学理论来看,都属于高度不可能......[但是]倘若因由任何一次概率论无从解释的意外,竟然真的产生了一个生命,那么,就会出现许多生命有机体。"生命一旦形成,便迅速占领地球,征招所有类型的物质----气体、液体、固体,纳入它的体制。"生命是一个行星尺度的现象,"詹姆斯·洛夫洛克说,"一个星球上不可能只有稀疏点点的生命。否则它就会像只有半个身子的动物那样站立不稳。"
如今,整个地球表面覆盖着一层整体生命的薄膜。这个外罩怎么也脱不掉。撕开一个口子,外罩会自行将破处修补。蹂躏它,外罩会因此变得更繁茂。这不是件破衣烂衫,它苍翠华丽,是一件覆盖地球巨大躯体的艳丽长袍。
实际上,它是一件永恒的外套。生命对我们保有一个大秘密,这秘密就是,生命一旦出世,它就是不朽的。一旦发动,它就是不能根除的。
不管环保激进人士怎么说,完全消除地球上的生命洪流都超越了人类的能力。即使是核弹,也无法在整体上令生命停止,说不定,它实际上还能增加非人类的变体。
数十亿年前,生命肯定有过一次跨越不可逆性门槛的行动。我们称之为i点(i是不可逆转或不朽的缩写)。i点之前生命是纤弱的;它面临的是一面陡峭向上的高坡。40亿年前地球上频繁的陨石冲击,强烈的射线,大起大落的温差,给所有半成型、准备复制的复杂体造成了难以置信的恶劣环境。但随后,如洛夫洛克所描绘的,"在地球历史的太古期,气候条件形成了一个恰好适合生命诞生的机遇窗口。生命获得了自我创生的短暂时期。如果它当初失败,也就没有未来的整个生命系统了。"
可是一旦扎下了根,生命就再也不撒手了。并且,一旦越过了i点,生命就不再娇贵脆弱,而会出落得桀骜不驯。单细胞细菌出奇地不屈不挠,它们生存在每一种你想得到的恶劣环境中,包括强辐射地区。将病房里的细菌完全清除?也许只有医院才知道这根本就是天方夜谭。从地球上把生命抹去?哈!做梦吧!
我们必须留意生命永不停歇的本性,它与活系统的复杂性密切相关。我们打算制造类似蝗虫程度的复杂机器,将它们播散到世界中。一旦登场,它们就不会下台。迄今为止,病毒猎手们编写过的数千种电脑病毒,没有一种灭绝了。据杀毒软件公司说,每星期都有数十种病毒诞生。只要我们还在用电脑,它们就和我们相伴在一起。
之所以无法令生命止步,是因为生命动力的复杂性已经超过了所有已知破坏力的复杂性。生命远比非生命复杂。生命自己就能打理死亡的事宜----掠食者分食被掠食者----由一种生命形式消费掉另一种生命形式在总体上无损整个系统的复杂性,甚至可能增加它的复杂性。
全世界所有的疾病和事故,每天24小时、每星期7天,永不止歇地向人类机体进攻,平均要用621960小时才能杀死一个人类个体(注:即世界人口平均寿命),即以70年全天候的攻击来突破人类生命的防线----不计现代医学的干扰(现代医学既可加速也可延缓生命的死亡,视你所持观点而定)。这种生命的顽强坚持直接源于人体的复杂性。
相比之下,一辆做工精湛的轿车最多开上20万英里就会用坏一个气缸阀门,行驶时间大约是5000个小时。一台喷气机的涡轮发动机可运转40000小时。一个没有可动部件的普通灯泡可使用2000小时。非生命复杂体的寿命比之生命的执著,简直不能相提并论。
哈佛大学医学院的博物馆里,专门用一个陈列柜摆放着"撬棍头骨"。这个头骨被高速飞来的撬棍粗暴地打了一个洞。头骨属于菲尼亚斯·盖吉,他是19世纪一个采石场的工头,在用铁棍将注入孔洞的黑色炸药捣实的时候,炸药爆炸了。铁棍打穿了他的头。他的手下将露在他脑袋外面的铁棍锯断,然后把他送到一个设备极差的医生那里。据认识他的人传说,盖奇此后又活了十三年,功能或多或少还算齐全,只不过变得脾气暴躁。这是可以理解的。但他的身体还能运转。
人少了一个胰脏,缺了一个肾脏,或切了一节小肠,可能不能跑马拉松了,但他们还都能存活。当身体的许多小部件----尤其腺体,功能降低的时候会引起整体死亡,但这些部件都有厚重的缓冲使其轻易不会破损。的确,避免破损解体是复杂系统主要的属性。
野生状态下的动植物常常在遭受猛烈的暴力或损害后仍能存活。据我所知唯一一次有关野外损害率量度的研究是以巴西蜥蜴为对象,而其结论是有12%的蜥蜴至少缺失了一只爪趾。麋鹿中枪之后仍能存活,海豹被鲨鱼咬过也能痊愈,橡树被砍伐之后还会抽芽。一次实验中一组腹足动物被研究人员故意压碎了壳,然后放归野外生活,之后它们活得和未受损的对照组一样长。自然界中,小鱼"鲨口脱险"不算什么,老朽过世若能导致系统崩溃才是英雄壮举。