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我是听着河流的故事长大的。故事中，人类与河流博弈，而河流总是赢家。
在我小时候，这些河流是指密西西比河及其支流。我从小在密歇根长大，而我祖父那一代家族来自密西西比河的格林维尔市。我祖父童年时生活的格林维尔市位于密西西比河泛洪土堤后面的古洪泛区。密西西比河水深可以淹没船只和小孩儿。祖父九岁时，密西西比河淹没了整个格林维尔市。房屋被冲到了河流下游。洪水中奶牛被缰绳勒死。成百上千人被淹死，这个城镇从此满目疮痍，物是人非。
这场洪水发生在1927年，其原因需要深究。人们对于引发洪水的原因众说纷纭。有人将原因归咎于来自密西西比州西边的跨河邻州阿肯色州的“绅士们”。如果位于密西西比河一侧的堤坝断裂而导致洪涝，洪水将淹没密西西比州，而阿肯色州将得以幸免，而事实也是如此。因此人们捕风捉影地说，一群来自阿肯色州的绅士乘船过河，用炸药在堤坝上炸出一个洞，淹没了格林维尔市。还有人认为，愤怒的神灵用洪水惩罚人类。洪水和瘟疫一直是复仇之神最喜爱的复仇武器，这可追溯至早期苏美尔人的历史记载。我记得最常听到的关于洪灾的原因其实是因为水位过高，最终把堤坝给泡塌了。不少关于洪灾的故事中都提到了我的祖父，因为是他发现了堤坝出现险情的地点并通知了城镇上的人们。
实际上，关于格林维尔市洪水最真实的原因是人类试图控制河流。蜿蜒于河岸之外，开辟新的流淌路径是河流的本性。无论是过去还是现在，蜿蜒的河流附近都不适合建造房屋，更不用说建设城市了；同样，也不宜沿河建造大港口。在洪涝发生前的几年里，沿河而居的人们花了大量的资金建造堤坝，防止河流四处流淌。以前受时间性、物理性和偶然性等因素影响的河道，现在被人为地改造。人们“驯服”“控制”河流，让它变得更“文明”，从而使城市得以发展，财富得以积累。人们对河流的驯服带有一种强烈的自豪感，有时甚至会目空一切，傲慢至极。人们如此狂妄是因为他们相信自己有能力驾驭自然，并使其臣服于人类。
百万年来，每年密西西比河的水都会外溢，使沿河的平原洪水泛滥。它以不同的方式四处流淌，衍生出新栖息地甚至新土地。正如阿米塔夫·高希（Amitav Ghosh）在《大混乱》（ The Great Derangement ）一书中所说，关于孟加拉三角洲“水和淤泥的流动是一种地质过程：即通常在长年累月中以一定速度运动，这种速度可以周或月为单位进行追踪” [1] 。例如，路易斯安那州的地理环境是自古以来河流运动的结果，该州位于流经整个大陆的密西西比河的入海口。
树木和草一样都是依靠河流的充溢和运动而进化的。鱼类依靠大量的水延续其自然生命周期。密西西比河沿岸的美洲原住民根据这些周期安排他们的耕作、草料和重要的仪式，他们建造的房屋与地面有一定的高度，可以有效地避开洪水。大自然和印第安人利用固定的季节性因素和偶然性因素，对密西西比河进行改造。但是，美国早期工业化需要密西西比河沿岸大规模的商业运输来支撑，而这种运输活动不会顾及大自然的安危，也不能受其季节因素或缓慢周期因素的干扰。美国工业发展早期要求船只按时间表行驶，而且作为船只货物最终目的地的城市要尽可能地靠近河流。因此，工业发展要求河流状况具有可预测性和稳定性。
保持河流流动稳定性体现了人类对河流的进一步操控。人们谈到密西西比河的堤岸时，就好像它们是水流的管道，管道里的河水可以改变方向，可以减慢速度或加快速度，甚至可以随时停止。人们对河流持有的这种错误观点导致了许多严重的后果，比如，河水淹没了我祖父的家。这条河依然湍急如初；这条河依然野性难驯。正如诗人A.R.阿门斯（A.R.Ammons）诗中所写：无论我们怎么从中干预，河流将“奔流如初，我行我素”。 [2]
尽管现在人们已经对密西西比河采取了更为严格的防范措施，但是河水吞噬船只、淹死孩童和淹没农场的事情还是时常发生。令人吃惊的是，河水也会将整个城镇淹没。气候变化会增加洪水暴发的频率。河流对人类的侵犯提醒我们，大自然会将人类试图逃避、对抗或主宰大自然的欲望一一吞噬掉。从这个角度看，密西西比河就像生命之河，我们和它密不可分。我们试图支配密西西比河的行为暗示着我们妄图主宰自然，特别是主宰生命的野心。
我们通常会想象，在未来我们自己将生活在一个高科技的生态系统中，各种机器人、设备和虚拟现实随处可见。未来无不闪耀着科技的光芒。未来是数字化时代，到处是1和0（二进制数字）、电力和隐形的设备连接。正如一系列新书指出的，我们在未来面对的最大威胁——自动化和人工智能恰恰是我们自己创造出来的。我们对未来进行种种设想过后，才会想到大自然，它就像一盆摆在一扇打不开的窗户后面的转基因盆栽。大部分人对未来的描述中只提及了遥远的农场（由机器人打理）或室内花园，并没有提到非人类的生命体。
假设在未来世界里我们是唯一鲜活的生命体。我们共同努力使自然世界单纯地只为我们服务，把它完全控制在我们的能力范围内直至它最终消失，我们再也看不到它。我们在文明和其他生命体之间筑起一道堤坝。这个堤坝是一个错误，一是因为它不可能把生命挡在门外，二是因为我们要为这种行为付出代价。无论从我们在自然中扮演的角色考虑，还是从我们对自然规律的了解以及人类与自然的关系角度考虑，这都是一个错误。
我们在学校里学到了一些自然规律和法则，例如重力、惯性和熵等，但这些并不是唯一的自然法则。正如作家乔纳森·韦纳（Jonathan Weiner）所说：从查尔斯·达尔文（Charles Darwin）开始，生物学家不断发现“陆地运动规律与物理（如细胞、身体、生态系统，甚至思想）运动规律一样简单而普遍” [3] 。如果我们要对未来有所了解，这些是我们需要熟记于心的生物法则。这本书主要讲的就是这些法则以及它们在未来自然史中的作用。
我研究最多的生物自然法则是生态学法则，其中最有用的生态学法则（以及相关领域，包括生物地理学、宏观生态学和进化生物学等）像物理学定律一样具有普遍性。同物理学定律一样，自然界的生物法则能够帮助我们进行预测。然而，正如物理学家所说，自然界的生物法则比物理定律更有局限性，因为它们只适用于宇宙中已知存在生命的这个小角落。其实，我们的进化史就是生命的进化史，所以这些法则适合所有我们可能生活的世界。
我们经常纠结是否可以像我这样将生物自然界的规则称为“法则”，或“规则性”，或其他术语。我干脆把这个难题留给科学哲学家们去讨论。为了与该术语的日常用法保持一致，我将称它们为“法则”。因为我们的家园充满了生机活力，这些法则也可以被称作“丛林法则”——或者说丛林、草原、沼泽法则，或者卧室和浴室的法则，归根结底，我最看重的是领悟这些法则有助于我们深入了解人类为之而战的未来——挥舞着手臂，燃烧着熊熊斗志，全力以赴，勇往直前。
生态学家熟知大多数自然法则，他们在一百多年前就开始研究其中的一些法则。最近几十年来，随着统计学、建模、实验和遗传学的发展，人们对生态学研究不断深入和完善。由于这些法则对生态学家来说已是烂熟于心，所以他们往往只字不提。“每个人都知道这当然是真的。为什么还要谈论它呢？”但是如果人们没有花近几十年的时间去思考和谈论这些法则，这些法则就无法如此直观易懂。更重要的是，在未来，基于这些法则研究得出的结论和所产生的一系列影响让生态学家大为惊奇，因为这些结论和后果与我们在日常生活中做出的许多决定相悖。
其中最有生命力的生物法则是物竞天择。查尔斯·达尔文的物竞天择法则简洁明了地揭示了生命进化的方式。达尔文选用“物竞天择”一词是为了阐明这样一个真理：在每一代生物物种中，大自然都会“选择”物种群体中的某些个体，让它们得以生存。它排斥生存和繁殖能力较差的个体，而更偏爱生存和繁殖能力较强的个体。得到大自然垂青的个体将自己的基因和由此基因决定的个体特征一代一代延续下去。
达尔文设想物竞天择是一个缓慢的过程。我们现在发现它的速度其实非常快。我们在现实生活中观察到物竞天择法则已经在很多物种的进化过程中得到体现。这些都没有什么大不了的。真正令人惊奇的是这一简单法则如流水一样源源不断渗入我们的日常生活中，让我们无法逃脱，例如，我们要消灭某个物种。
我们在家里、医院、后院、农田，甚至在森林里使用抗生素、杀虫剂、除草剂和任何其他“杀虫剂”杀死其他物种。我们的这种行为本身就是在对自然施加控制，就像沿着密西西比河建造堤坝一样，其结果可想而知。
最近，哈佛大学的迈克尔·贝姆（Michael Baym）和他的同事们共同建造了一个巨大的培养皿，即“巨型平板培养皿”，这个培养皿内被分为不同的区域。我会在第十章介绍这个巨型培养皿及其分区。这个培养皿作用巨大。贝姆将琼脂放入巨型培养皿中，对微生物来说，琼脂既是食物也是栖息地。培养皿每一侧外部区域内都只放了琼脂，没有其他东西。由外向内，每一个区域内抗生素的浓度依次增加。然后，贝姆在培养皿的两端释放细菌，以测试它们是否可以进化出对抗生素的耐药性。
这些细菌不具有产生抗生素耐药性的基因，它们进入巨型培养皿时就像绵羊一样毫无反击之力。如果琼脂是这些细菌“绵羊”的牧场，那么抗生素就是狼。这个实验模拟了我们使用抗生素抑制体内致病细菌的方法、使用除草剂来清理草坪上杂草的方法，同时还模拟了我们为控制自然所采取的种种措施。
那么实验结果是什么呢？物竞天择的法则预测：只要基因突变引起遗传变异，细菌最终应该能够进化出对抗生素的耐药性，但这可能需要数年或更长时间，时间长到细菌在还没有能力蔓延到装有抗生素的区域之前，就有可能已经弹尽粮绝。
但是，事实上它没有经历几年那么久的时间，它只历时十天或十几天就成功了。
贝姆一遍又一遍地重复这个实验，但每次结果都一样。细菌长满了第一列分区，然后速度暂时减慢，直到一个或多个谱系进化出对最低浓度抗生素的耐药性。这些细菌谱系随后填满了整个分区，并再次放缓速度，直到另一个谱系以及许多谱系进化出了对下一个最高浓度抗生素的耐药性。这个过程一直持续，直到这些细菌谱系进化出对最高浓度抗生素的耐药性，并涌入最后一列分区，那架势就像大水漫过堤坝。
如果我们加速观看贝姆的实验，会感到这个实验有些可怕，同时也妙不可言。它的可怕之处在于，相对于我们的力量，细菌的滋生可以从毫无防御能力迅速发展到势不可当。基于对物竞天择法则的理解，我们认为它的美妙之处在于实验结果的可预测性。这种可预测性包括两个方面。实验表明细菌、臭虫以及其他生物群体可能会出现抗药性演变。同时，这个法则还有助于我们管控好自己的“生命之河”，减少抗药性进化的概率。坦率地说，领悟物竞天择法则的真谛是人类健康福祉和生存的关键所在。
还有其他自然界的生物法则，其结果与物竞天择法则相似。物种面积法则是指根据某一特定岛屿或栖息地的大小判断该地区有多少物种。这一法则使我们能够预测物种灭绝的时间和地点，也能预测它们会在何时何地重新进化。走廊法则则决定了哪些物种将在未来随着气候变化而迁移以及其迁移的方式。躲避法则阐述了物种躲避害虫和寄生虫使后代兴旺的方式，这一法则能够合理解释人类比其他物种高级以及子孙兴旺的原因。当我们逃避（害虫、寄生虫等）的可能性减少时，该法则为我们指明了在未来几年内将面临的一些挑战。生态位法则决定了物种（包括人类在内）的未来栖息地，以及随着气候变化，更适合人类生存的地方。
这些生物法则的相同之处在于，它们产生的后果不会因为我们是否关注它们而发生改变。所以，在许多情况下，由于我们忽视它们，所以产生很多麻烦。不重视走廊法则就会使我们盲目地帮助不良物种（而不是有益或简单的良性物种）繁衍生息。忽视物种面积法则会导致不良物种的进化，例如生活在伦敦地铁的新物种蚊子。忽视躲避法则，我们无法确定寄生虫和害虫伤害我们的身体和庄稼的时间和环境地点，错失躲避的良机。反过来，这些法则也很相似，它们的相似点在于，如果我们人类足够重视它们，并且认真考虑它们对未来自然史发展的影响，那么我们就可以创造一个更加适合人类生存、更加包容的世界。
其他法则与我们人类行为的方式有关。作为人类的行为法则，它们与范围更广泛的生物学相比显得更狭隘，也更混乱；它们既是趋势，也是规律。然而，它们是在不同时代和文化中重复出现的趋势，这些趋势与理解未来有关，因为它们表明我们最可能采取的行为方式，也告诉我们倘若违背规则，我们需要注意的问题。
人类行为的法则之一就是控制，在生活中我们总是想要化繁为简，就像人们看到一条古老湍急的河流，就想试图改变它的河道一样。未来的生态状况将与过去数百万年前大不相同。首先，人口数量将会急速膨胀。目前，地球的一半以上都被城市、农田、废物处理厂等人工生态系统覆盖。与此同时，我们直接掌控着地球上许多最重要的生态进程，并且把生态环境搅得一塌糊涂。人类消耗掉了地球上一半的净初级生产力，即地表的绿色植物。其次，气候问题。在未来二十年里，气候条件将发生前所未有的变化。即使在最乐观的情况下，到2080年，数亿物种也需要迁移到其他地区甚至新大陆才能生存。我们正在以前所未有的规模重塑自然，而且大多数情况下，我们对自己的所作所为毫不知情。
在重塑大自然时，我们的行为表现出越来越强的控制欲望：农耕简单化、工业化程度加强，或者接着说上面那个例子，制造更强效的杀菌剂。在我看来，这种方法通常存在弊端，而且这个弊端在不断变化着的世界中尤为突出。世界瞬息万变，我们的控制欲违反了多样性的两个法则。
鸟类和哺乳动物的大脑体现了多样性第一法则。最近，生态学家发现能用创造性思维执行特殊任务的动物更容易在多变的环境中生存下来。乌鸦、渡鸦、鹦鹉和一些灵长类动物都属于这类动物。这些动物依靠智力减缓各种困境带来的认知压力，这就是认知缓冲法则。倘若长期稳定的环境发生变化，这类动物也能适应，并且大肆繁衍。所以理论上讲，乌鸦也能一统天下。
多样性第二法则是多样性稳定法则：随着时间推移，生态系统中的物种越多就越稳定。掌握这一法则并且了解多样性的价值对农业发展非常有利。作物种类丰富的地区年作物产量会更稳定，作物匮乏的风险会更低。尽管我们在面对自然变化的时候倾向于避繁就简，甚至彻底重塑大自然，但保持大自然的多样性更有利于可持续发展。
当我们企图支配自然界时，常常把自身置于自然界之外。我们说起人类时就好像我们不再是动物，而是一个孤零零的物种，与其他生物隔绝，遵守另一套规则。这就大错特错了。我们是自然的一部分，离不开自然。依赖法则认为所有的物种相互依存，而相比其他物种，我们人类对于其他生物的依赖性可能更强。与此同时，不能仅仅因为我们依赖其他物种，就说自然对我们也有依赖性。就算人类绝迹，生命法则也依然会存在。事实上，我们对自然界的大肆破坏却也能造福于某些物种。生命史诗的非凡之处就在于它可以独立于人类存在。
最后，我们规划未来必须要遵守一定的法则，而其中最重要的一条法则与我们对自然的漠视和误解有关。人类中心主义法则认为，作为人类，我们习惯设想生物世界中充满了像我们这样有眼睛、大脑和骨架的物种。这要归咎于我们有限的感知力和想象力。也许有一天我们会逃脱这条法则的支配，打破我们古老的偏见——虽然有这种可能，但结合我分析的这些原因，这种可能性不大。
十年前，我写了《生命探究的伟大史诗》（ Every Living Thing ），书中讲述了生命的多样性和生活中常被我们忽略的事物。我在书中指出，生命远比我们想象的更加多姿多彩、无处不在，而且这本书对我提到的欧文定律进行了更深入的研究。
科学家们一再宣布科学的终结（或接近终结），发现了新物种或者种种极端生命现象。他们通常总是认为自己的发现是填补该领域最后一块空白的关键。“我终于做到了，我们大功告成了。看看我的发现吧！”每当这种言论出现，随之而来的新发现就会证明生命远比我们想象的更宏大，还有更多的研究空白。欧文定律揭示了一个事实：大部分生命尚未命名，更不用说研究了。欧文定律以甲虫生物学家特里·欧文（Terry Erwin）的名字命名，他在巴拿马的热带雨林中进行的一项研究改变了我们对生命维度的理解。欧文针对人类对于生命的理解这一课题掀起了一场哥白尼式的革命。当科学家们同意地球和其他行星围绕太阳运行这一观点时，哥白尼革命就大功告成了。当我们明白生物界远比我们想象的更加广阔和未知，“欧文革命”也将大获成功。
总的来说，生物界的这些法则以及我们在自然中的位置让我们看到了人类在未来自然史中的可为与不可为。只有牢记生命的法则，人类才能够持续发展，未来的人类城镇才不会因为我们无法掌控生命而不断遭殃，才能免于水灾、虫害、饥荒的侵扰。相反，如果我们无视这些法则就无法继续生存下去。坏消息是我们默认对待自然的方法似乎就是尽可能控制它。我们习惯与自然做斗争，不管付出何种代价，却又在撞上南墙时责怪自然的报复。好消息是这种命运并非不可逆转，只要稍微遵守一些简单的自然法则，人类就能一百年、一千年甚至一百万年生存下去。如果我们仍然无视自然法则，相信通过生态学家和进化生物学家通力合作，我们将会在人类消失后找到完美的生命法则。 [4]
[1] Ghosh, Amitav, The Great Derangement: Climate Change and the Unthinkable （Chicago University Press, 2016）, 5.
[2] Ammons, A. R.,“Downstream,”in Brink Road （W. W. Norton, 1997）.
[3] Weiner, J., The Beak of the Finch: A Story of Evolution in Our Time （Knopf, 1994）, 298.
[4] Martin Doyle provided very useful insights about the Mississippi and its workings. See Martin’s extraordinary book about America’s riv ers: Doyle, Martin, The Source: How Rivers Made America and America Remade Its Rivers （W. W. Norton, 2018）.