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ByRuthDeFries

大自然是出了名的，复杂得令人赞叹。但事实并非总是如此。当地球还年轻的时候，物理学统治着一切。蒸汽从巨大的火山喷发出来，从裂缝表面渗出，把我们的星球变成了一个被海洋覆盖的大团，在黑暗中盘旋。控制海洋中从蒸汽到水的相变的物理学在今天和45亿年前一样正确。在任何行星上，只要温度和气压允许，气体在任何时候都会变成液体。那时，和现在一样，物理定律是可以预测和直接了当的。

但是生命的历史并没有沿着这样一个简单的轨迹发展。它经过数十亿年的演变，违背了简单的规则和可预测的结果。大自然变成了一个复杂的系统，一个由无形联系组成的错综复杂的网络。随着大自然复杂性的增加，它带来了扩张的机会，也带来了毁灭的可能性。幸运的是，随着每一个问题的出现，一个战略进化来克服它。

我们日益城市化的世界，在联系性和复杂性方面，现在可以与雨林或珊瑚礁相媲美。远距离种植的食物通过复杂的供应链到达消费者手中。用泵抽水并输送水，而废物则被分流。信息以互联网的速度在世界各地流动。暴风雨可以抬高物价，引起远方的骚乱。病*可以在几天内传遍全世界。

事实上，地球上的生命和现代文明有一些共同的基本问题。他们需要坚持度过灾难，从不可避免的跌倒中恢复过来。它们都依靠动态网络来运输材料和能源。在整个系统中反弹的意外事件造成的破坏是一种始终存在的危险。两者都依赖于需要协调行动的个人的集体行动。

大自然展示了一种非凡的能力，既能利用所有这些复杂性带来的好处，又能避免它带来的危险。我们面临的问题是，人类缺乏大自然坚持度过灾难的经验。在我们这个超级连接的世界所带来的所有不确定性中，我们没有指导方针。然而，进化本身的适应性以及大自然发展出来的奇特策略为我们提供了意想不到的生存途径，这对我们来说是至关重要的。

在地球45亿年历史的最初10亿年里，一个细胞出现在一种在液态水中酝酿的原始化学物质炖汤中。在那一刻，可预测的早期地球的化学和物理学让位于沸腾的、翻腾的复杂性。原始生命在深海繁衍生息，在那里水下的火山释放热量，并将化学物质的混合物泄漏到海水中。一旦生命正在进行，地球的轨道和它所支持的生命就变成了一个单一的、相互交织的系统。地球上相互作用的海洋、大气层和生命发展成为所谓的复杂适应性系统，在研究这种现象的科学家的命名法中。一旦它的各个部分被连接起来，并且能够对周围环境做出反应，因果反馈循环使得系统能够不断地调整。

在大约10亿年的时间里，简单的细菌通过从 氢中提取氢，与来自太阳或深海火山口的碳和能量相结合，来主宰产生生命的糖类。然后，细菌生存策略的转变引发了级联反馈，从而改变了之后所有生命的进程。细菌不仅可以在沼泽或海洋中从 氢中提取氢，而且有些细菌现在扩展了它们的能力，可以从水中提取氢。它们可以生活在任何地方，只要有水和来自太阳的能量。这种效应反射到蓝绿色的海藻中，改变了大气层。

由于氧气是蓝绿藻从水中提取氢气的副产品，大约25亿年前大气中的氧含量就开始增加。那些习惯于低氧环境的细菌退回到没有空气、不流动的水域，但是生命作为一个整体克服了这个问题，繁荣起来。由于大气中的氧气保护植物免受太阳有害辐射的 ，光合作用植物得以蓬勃发展。在数十亿年的时间里，海绵、珊瑚和水母在海洋中繁衍生息，其次是昆虫、爬行动物、恐龙、哺乳动物和其他陆地上的动物。

生命形式的扩散既带来了问题，也带来了机遇。太空中的轰炸和火山爆发引起的气候变化无法让许多种生命存活下来。大约2.5亿年前，巨大的火山喷发出的灰烬和气体阻挡了阳光，毁灭了大多数生命形式，包括三叶虫、珊瑚和其他海洋生物。另一个潜在的灾难发生在大约万年前，当时一颗彗星与地球相撞。这次大规模的碰撞将尘埃喷射到空气中，从而再次阻挡了太阳的能量。许多生物没有生存下来，包括几乎所有的恐龙。但是地球复杂适应性系统内部的生命范围意味着一些生命可以适应并且生命得以持续。如果没有生命形式的多样性、生命形式中物种的多样性以及物种中个体的多样性，地球上的生命可能不会在2.5亿年前、万年前，或者在地质史上的任何其他时间，在存在的冲击威胁到生命本身的时候恢复。

多样性所带来的拯救生命的好处不仅仅适用于古老的生命形式。今天，多样性是人类应对气候变化的不确定性的保险。虽然我们的食物供应越来越依赖于少数作物种类的同质炖肉，但大自然的经验显示了保持多样性存活的智慧。这个原则不仅适用于人类吃的植物和动物，也适用于语言、世界观、文化和现代世界忽视的旧式知识形式。在金融领域，“投资组合多样性”的好处是众所周知的，而在工程领域，“设计多样性”通过为相同的功能创建略有不同的部分，从而创建了故障安全机制。对种子银行的投资和对非西方思维方式价值的认识表明，我们正在慢慢吸收允许进化克服不可避免灾难的原则。

恐龙灭绝之后，大自然的适应能力为人类文明提供了另一个信息。哺乳动物是彗星引起的悲剧的赢家。早期类似哺乳动物的大脑较大的生物在恐龙时代游泳、爬山和挖洞。哺乳动物的年龄起源于大约8亿年前，当时大气中的大量氧气带来了一种新的生命策略——从食用植物中获取能量，而不是从太阳中吸收。动物可以利用从空气中吸入的氧气从消化的食物中释放出可用的能量。这种新的以植物为食的策略为动物带来了流动性，不像那些生根的植物需要从土壤中获取养分。这就是为什么动物能够满足维持大脑所需的大量能量。

冷血海绵动物、水母、扁形虫和蛔虫、鱼类和爬行动物统治动物王国达数亿年之久。他们的策略是根据周围环境调整体温，这样可以有效地利用能源。他们在阳光下晒太阳，或者躺在滚烫的岩石上取暖。到了晚上，当温暖的来源消失时，它们只是放慢速度来保存能量。难怪蛇和其他冷血动物每隔几个月或一年只需要吃一次东西。

大约2.5亿年前，我们地球存在的时间相对较短，另一种战略进化了。温血动物，即鸟类和哺乳动物，通过进化使自己的身体保持在恒定的温度下——这一过程被称为体内平衡。它们在原始效率方面的损失，在内部恒温器产生的峰值电池性能方面有所提高。温血动物可以寻找食物，保护自己，并在夜间保持活跃，而冷血动物则会因为温度过高或过低而陷入困境。

温血的一个权衡是需要能量创造热量来缓冲温度的波动，无论是白天到黑夜，季节到季节或地方到地方。为了保持体温稳定，温血动物需要比冷血动物吃得更多、更频繁。他们需要一些方法来保持体温在一个足够稳定的水平，使细胞能够正常工作，并防止血糖在每顿饭中过高或在两餐之间过低。

尽管存在种种问题，但进化并没有终结温血动物的实验。它的优点超过了耗能和需要体内平衡的缺点。相反，自我修正的负反馈周期使细胞不受温度波动和血糖升高的影响。对于人类来说，如果温度太高，皮肤上的传感器就会向大脑发送信息，而大脑又会向汗腺发送信息，从而产生汗液。从皮肤上蒸发汗液会使我们的体温下降，直到传感器发出信号停止汗腺分泌。如果温度太低，大脑就会向肌肉发出颤抖的信号，颤抖就会产生热量。大脑提供了一个自我调节的恒温器，不由自主地打开和关闭汗腺和颤抖的肌肉，以防止我们过热或冻结。同样，我们身体的复杂系统使血糖保持在一定范围内。饭后，当血糖高时，胰腺分泌胰岛素将糖分运输到细胞中，帮助肝脏将它们从循环系统中清除出去。当血糖低时，另一种酶接管释放储存的血糖回到血液中。周期在一个自我调节系统中振荡。

自然界克服温血性的陷阱的策略说明了任何复杂适应性系统的一个关键策略——无论是管理动物体内营养物质、血液和酶流动的器官，还是生物圈、大气层和固体地球之间能量和营养物质的全球交换。自我纠正、保持内部平衡和维持适合生命的条件的内置机制对我们的星球及其居民至关重要。

在行星尺度上，同样的动态平衡已经使大气中的温室气体水平保持在安全的范围内数百万年。植物从空气中吸收碳。当植物死亡并腐烂时，碳又回到了大气中。在更长的地质时间尺度上，火山将 化碳喷回大气层。当碳以雨滴的形式溶解回到地球时，微小的海洋生物用它来制造 钙壳，当动物死亡后，壳壳最终沉入地球深处，沉入海底。通过这个过程， 化碳最终重返大气层，从数百万年前它来的地方。这种维持体内平衡的循环是我们这个星球相当稳定的气候的秘密。如果没有它们，地球将会像火星和金星一样不适合生命生存。

体内平衡保持在安全的范围内是一个不可预知的，复杂的系统持续存在的基础。这个原则也适用于人类社会。其中一种形式是断路器，用于在股市崩盘导致经济下滑之前阻止股市暴跌。年10月19日“黑色星期一”(BlackMonday)股市崩盘之后，金融监管机构推出了这种做法。最近，在冠状病*疾病疫情爆发之初的市场崩溃期间，熔断机制受到了考验。然而，很少有人会意识到，这与全球碳循环或者让我们处于安全护栏之内的颤抖和汗水有相似之处。

这种使动物能够间接从植物而不是直接从阳光中获得能量的适应性，为双方带来了可能性和问题。植物现在除了风和水之外，还有其他的选择来传播种子。被子植物可以利用花蜜的诱惑，诱使蜜蜂、鸟类和蝴蝶繁衍后代。活动的昆虫和鸟类的翅膀和脚可以将雄性花粉从花内传递到雌性胚珠。这根经过培植的火柴为植物的种子提供了肥料，这是一个固定式植物无法单独完成的任务。因此，植物发展出鲜艳的颜色和形状来吸引传粉者。

类似的策略也出现在结果的灌木和树木中，以吸引鸟类、啮齿动物、蝙蝠、蜥蜴和其他喜爱水果的动物。动物吃果实中的种子和多汁的果肉，然后把种子撒在它们排便的地方。灌木和动物以相互的方式相互依赖。

这些新的协同策略给生活带来了另一个层次的复杂性。依赖关系网络意味着总和大于部分。传粉者和散播种子的生物获得了花蜜和美味的果实。被子植物和结果的灌木获得了共生的伙伴来帮助生殖。每个人都从中受益。另一方面，如果网络中的同类屈服于疾病或捕食者，它们或它们的后代都可能灭亡。

网络——无论是将花粉运送到胚珠，通过肠道传播种子，还是将血液输送到大脑——为生命开辟了新的选择。但它们也带来了风险。当网络的一部分发生故障时，故障可能会串联起来并导致灾难。如果开花植物和授粉者之间的联系断裂，那么双方都会错过。花没有种子传播，授粉者也得不到花蜜。对于其他依赖植物果实生存的动物，以及以植物果实为食的捕食者来说，这种影响会反射到食物来源中。

就像克服温血挑战的自我调节机制一样，从自然经验来看，网络的优势大于风险。在没有意图或设计的情况下，大自然进化出了补偿和最小化系统崩溃的可能性的方法。一种植物很少依靠单一的传粉昆虫来传播种子。授粉昆虫也不依赖单一的植物物种来提供花蜜。例如，一种兰花依靠21种不同种类的蛾子和24种蝴蝶来携带花粉，而不是单独依靠任何一种。

植物-传粉者，种子-分散者和食物网络的结构为防止级联故障提供了另一种完美的保障。依赖数量较少的伙伴的特殊物种——例如只吃向日葵的向日葵蜜蜂——与多面手相比有着不同的策略——例如对植物伙伴不那么挑剔的蜜蜂。一个专门物种倾向于依赖少数通才物种。一个多面手物种倾向于依赖大量的专门物种。这种网络结构意味着专门物种可以通过与多种多样的物种结成伙伴获得一些保险，这些物种有很多选择，以防遇到坏年或其他问题。对于一个多面手物种来说，如果一个特殊物种脱离了这个网络，其他物种就可以完成这项工作。这种互惠互利的安排避免了危险的专家-专家对 采购，或多面手对低效的多面采购。

自然不仅依靠网络传播花粉、种子和食物。在一片叶子中，微小的脉络把水从土壤输送到叶子。叶脉把光合作用细胞产生的糖带回植物的茎、根和其他部位。叶脉网络的进化是为了避免单点故障的危险，如果一滴眼泪或一个昆虫的叮咬割断了叶脉。冗余的网络在整个叶子中循环，在灾难发生时有许多路由水和糖。这个策略需要耗费能源和材料来建造矿脉。但是进化论的经验表明，这种投资是值得的，既可以弥补网络带来的负面影响，又可以从优势中获益。

网络给生活在群体中的物种带来了特殊的利益和危险。群体生活提供了另一个例子，说明总和大于复杂系统中的各个部分。一个社会群体可以防范捕食者，分担寻找食物、处理垃圾和养育幼仔的责任。白蚁可能是最早发现这种大群体生活、社交网络策略的动物:它们可能是大约1.7亿年前由蟑螂进化而来的，它们的巨大优势是可以消化来自大量木材的 。它们的群体可以达到几百万个体。成员们有专门的任务来搬运垃圾，照顾幼仔和觅食。

尽管有这些好处，但在这个群体中，与众不同的问题是疾病的潜在传播。然而，社会性昆虫很少屈服于流行病。以某种方式，如果一种病原体进入了蚁群，巢友们知道为了蚁群的利益而采取行动——携带病菌并消*蚁巢。受感染的成员自愿离开巢穴。群体伙伴也会战略性地调整他们的社交网络。通过切断社会群体之间的联系，他们阻止了病原体的传播。

网络的阴阳或许为人类构建的世界提供了自然界最基本的教训。现代文明离不开贸易网络和信息流动。在冗余方面的投资，在网络中有多种路径，会得到回报，就像他们对呆板的叶脉和植物-传粉者伙伴所做的那样。由于大部分城市都依赖于在遥远地区种植的粮食，随着粮食价格上涨， 供应网络的影响已经波及到地缘*治。冠状病*疾病流感大流行挤压了运送食品和设备的供应链，使这一教训成为