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生命的法則:在賽倫蓋蒂草原,看見大自然如何運作

The Serengeti Rules:The Quest to Discover How Life Works and Why It Matters

出版品牌:八旗文化

作者:西恩.卡羅爾 Sean B. Carroll

譯者:鄧子衿

ISBN:9789869541800

出版日期:2017-09-27

定價:NT$  380

優惠價:NT$342

內容簡介 |

從小分子到生態系,
在大自然中,所有事物都受到調節。
賽倫蓋蒂法則,帶出生物學家尋找人體&大自然如何運作的故事
 
當代頂尖說書人、一流生物學家
卡羅爾最好讀的科普著作
 
生命是如何運作的?不同尺度的生命是否背後有同樣的法則在運作?在非洲莽原上,獅子和斑馬要如何維持適當的數量?我們的身體如何在器官和血液中製造出適當數量的細胞?地球為什麼是綠色的?動物為什麼不是什麼都吃?獲獎無數的生物學家兼科普作家卡羅爾(Sean Carroll)在《生命的法則》一書中,告訴我們頂尖科學家尋找這些簡單又重要問題的答案之故事,還有這些答案對於人類健康的重要性、對於地球健康的重要性。
 
書中揭露了一項重要的觀念:在大自然中,所有的事物都受到調控。不論是我們身體內各種分子的數量,到野生動物與植物的數量,都受到一些規則的調控。並且讓人驚奇的是,雖然受到調控的事物尺度天差地遠,但是這些規則卻極為相似。換句話說,生命是依照一套共通的邏輯在運行的,這套規則被作者稱為「賽倫蓋蒂法則」。
 
卡羅爾仔細說明這些深奧的知識是如何推動醫學革命,包括治療糖尿病與癌症;同時強力說服讀者,現在我們該運用這套「賽倫蓋蒂法則」,拯救危機重重的地球。
 
卡羅爾是當代最傑出的生物學家和具有天分的說書人,這本《生命的法則》既大膽又富啟發,堪稱第一本從最簡單的構造──細胞,談到生態系運作法則的書。藉由許多生物學家的故事,讓人看到他們如何尋找這些規則的歷程,包括坎農、埃爾頓、莫納德、基斯、蘿莉,及作者本人……。是首度能夠說明生命在各個不同尺度中運作方式的書。讀了之後,會讓你以新的眼光看待這個世界。

作者簡介 |

西恩卡羅爾(Sean Carroll
得獎的生物學家、作家、教育家與製作人。他是霍華休斯醫學研究院的副主任,專門負責科學教育。他也是威斯康辛大學麥迪遜分校分子生物學威爾森講座教授(Allan Wilson Professor)。他的著作包括《蝴蝶、斑馬與胚胎:探索演化發生學之美》(Endless Forms Most Beautiful)、《勇敢的天才》(Brave Genius)與《非凡的生物》(Remarkable Creatures),其中《非凡的生物》曾進入國家圖書獎決選。他目前居住在馬里蘭州。

書摘 |

第六章  有些動物更平等
 
當生態系拉得很大,所有規則就會突然變化。
──潘恩(ROBERT PAINE)
 
    就算是在1963年,要在美國找到一塊沒受到人類干擾的地方,也得長途跋涉到偏遠地區。西雅圖華盛頓大學的新進助理教授潘恩(Robert Paine)花了不少力氣尋找,才在美國本土西北方找到一片這樣的地方。他有一次和學生前往太平洋沿岸進行野外調查時,意外去到了位於奧林匹克半島末端的馬考灣(Mukkaw Bay)。那裡彎曲的海灘上有著沙子和碎石,以及零星分布的岩塊,朝西面向海洋。在這些岩石之間,他發現了一個生機盎然的群聚:潮間池充滿著各種顏色的生物,有綠色的海葵、紫色的海膽、粉紅色的海藻、亮紅色的海星,以及海綿、帽貝和石鱉。退潮時,露出的岩石表面上有小型的藤壺和大型的有柄目藤壺,並且蓋滿了加州殼菜蛤(California mussel),此外還有非常大、紫橙相間的赭色海星(Pisaster ochraceus)。
        他想:「喔!我就是在找這種地方。」
        1963年6月,也就是相隔一個月後,他花了四小時從西雅圖抵達馬考灣。先是搭渡輪通過普吉特海灣(Puget Sound),再開車沿著胡安.德.富卡海峽(Strait of Juan de Fuca)岸邊往前,然後進入馬考灣。退潮時,他拿著一隻鐵撬,在露出的岩石上奔跳,選定一個兩公尺平方的範圍,把這範圍裡的每隻赭色海星都挖起來,然後盡全力朝向海洋方向丟得遠遠的。生態學史上最重要的實驗之一就這樣展開了。
 
世界為何是綠色的?
    潘恩抵達馬考灣丟海星的旅程,曲折離奇。他在麻州劍橋出生與長大,以他的遠祖羅伯.潘恩的名字為名,這位遠祖是《獨立宣言》(Declaration of Independence)的簽署者之一。他在新英格蘭地區的森林中探險時,引發了對自然的興趣。他最愛的是賞鳥,緊接在後是觀察蝴蝶與蜥蜴。
        潘恩經常和一位鄰居去賞鳥,這位鄰居堅持每次賞鳥都要留下觀察紀錄。這是個好習慣,潘恩因此成為一位犀利的賞鳥者,也成為納托爾賞鳥協會(Nuttall Ornithological Club)最年輕的會員。這個協會由頂尖的賞鳥者所組成。
        他也受到頂尖博物學文章的影響,這些文章讓他對自然生物的生動變化大開眼界。佛布希(Edward Forbush)所著的《麻州鳥類》(Birds of Massachusetts)一書中的句子,激發他年輕的想像力:
 
之前某個冬日,一群人在麥德菲(Medfield)的森林中給嚇壞了,因為他們看到了有「四個翅膀」的大鳥飛掠而過。「這隻鳥」接著掉落附近的雪地上,原來那是蒼鷹和橫斑林鴞狠狠撞在一起的結果。他們撿到這對鳥時,兩隻都死了。
他也著迷於蜘蛛的交配行為,以及庫柏(Jim Corbett)講述在印度有食人族的庫馬盎(Kumoan)鄉間追獵老虎和豹子的刺激故事。事實上,在潘恩的家中,蜘蛛被視為「神聖之物」。潘恩小時候經常看著這些織網的動物獵捕他所提供的蒼蠅。
        進入哈佛大學之後,潘恩受到學校中幾位著名的古生物學家的影響,漸漸對動物化石產生強烈的興趣。他特別著迷於四億年前生活在海洋中的動物,因此決定在密西根大學念地理學與古生物學研究所。
        課程是研究各種動物的「學問」,包括魚類學、爬行動物學等枯燥的內容,潘恩覺得相當無聊,唯一的例外是生態學家史密斯(Fred Smith)教授的淡水無脊椎動物自然史。潘恩很欣賞這位教授激發學生思考的方式。
        在那個難忘的春日,是那種教授不想上課、學生不想待在教室的日子。史密斯告訴課堂中的學生說:「我們要待在教室中。」並看著戶外正在冒出新葉的樹木。
        他看向窗外,然後問說:「樹為什麼是綠色的?」
        「因為有葉綠素。」一位學生回答了正確的樹葉色素名稱,但是史密斯朝向另一個方向繼續提問。
        「為什麼不是所有的綠葉都被吃掉呢?」這是個看起來很基本的問題,但是史密斯指出,這樣的問題還沒有人知道答案。他若有所思地說:「外面有很多昆蟲,可能有某種因素控制了昆蟲的數量。」
        在潘恩研究所第一年結束的時候,史密斯覺得他並不喜歡地理學,便建議他改讀生態學。他說:「來當我的學生如何?」這個是很大的改變,讓潘恩難以抉擇。他本來希望研究附近岩層中的泥盆紀動物化石,但是史密斯說:「不可能。」潘恩得研究活的生物,而非已經滅絕的生物。潘恩同意了,史密斯成為他的論文指導教授。
        史密斯一直有興趣的生物是腕足動物(brachiopod),那是有上下兩片硬殼絞結在一起的海洋軟體動物。由於這種動物的化石很多,所以潘恩對牠們知之甚詳,但是人們對於這些動物目前的生態學並不清楚。潘恩最先的工作是要找到活的腕足動物。由於附近海中沒有,所以他在1957年和1958年,前往佛羅里達州探勘,找到一些不錯的地方。在史密斯的認可下,他開始自己所謂的「研究生休假年」,在1959年6月,開車前往佛羅里達,展開了把福斯小貨車當成家的生活。在那十一個月當中,他研究了某一物種的分布範圍、棲息地和習性。
        對一個正在接受訓練的博物學家而言,這樣的工作為他打下了深厚的基礎,潘恩也因此得到了博士學位。不過,這種靠濾食維生的腕族動物並不是最活躍的動物。看著這種不到一公分大的動物濾食大量的沙子,的確不甚刺激。
        當潘恩在佛羅里達州墨西哥灣鏟沙子時,心裡想的不是腕足動物。他在佛羅里達西北部發現一間鱷魚港海洋實驗室(Alligator Harbor Marine Laboratory),他能住在那地方。在靠近鱷魚角(Alligator Point)的海角,他注意到每個月中有幾天退潮的時候,許多大型肉食性螺類會露出海面,其中包括長達三十公分以上的馬螺(horse conch)。鱷魚角的泥地和莎草海岸並不無聊,恰恰相反,那裡是座戰場。
        就在腕足動物的博士論文研究進行得如火如荼時,潘恩對海螺進行了一個仔細的艾爾頓式研究。他計算了八種數量豐富的肉食海螺的個體數量,並且詳細記錄了每一種吃哪些動物。在這個「腹足動物吃腹足動物」的戰場上,潘恩發現無一例外:大海螺吃其他比較小的生物,但不是全部比較小的生物都吃。例如可重達五公斤的馬螺,幾乎只吃其他種類的海螺,對於另一些較小的獵物,例如被較小海螺當成主食的貝類,幾乎是不碰的。這位年輕的科學家用艾爾頓的話解釋自己收集到的資料:
 
    1927年,艾爾頓指出,食物鏈會存在的主要原因,是由於生物體之間的體型差異如果太大,大的就難以吃小的。因此,比較小的生物會通過一個或多個中間步驟,間接成為比較大的獵物之食物。
 
        當潘恩在佛羅里達仔細觀察那些掠食者時,他的論文指導教授依然在思考那些綠樹以及自然界中的掠食者。史密斯感興趣的不只是群聚結構,還包括了群聚結構成型的過程。他通常會和兩位同事一起吃從家中帶來的午餐,這兩位同事分別是海爾斯頓(Nelson Hairston Sr.)和斯洛巴德金(Lawrence Slobodkin)。午餐時,他們三人會討論生態學中的重要概念。這三位科學家都對控制動物族群大小的過程感興趣,他們會討論當時流行的各種解釋。當時有個主流看法是族群大小主要由物理狀況控制,例如天氣。史密斯、海爾斯頓和斯洛巴德金都懷疑這個理論,因為如果這個理論是正確的,族群大小就會隨機依照天氣的變化而改變。但是這三位科學家認為並非如此,而是相信在自然界中,生物過程至少在某個程度上會控制族群大小。
        斯洛巴德金就像艾爾頓那樣,把食物鏈看成分成許多層的金字塔,每一層稱為一個「營養級」(trophic level),各層之間由取食關係所界定。最底層是分解者,上面一層是生產者,也就是依靠陽光、雨水和土壤中營養成分為生的植物。再上面一層是消費者,也就是那些吃植物的食植動物;更上一層是食植動物的掠食者。(見圖6-2)
        生態學界通常認為,每個階層會限制上一個階層的規模,也就是族群大小是由下往上正向調節的。但是史密斯和他的午餐伙伴卻在思考一個和這個看法衝突的事實:陸生環境是綠色的。他們都知道,食植動物通常不會吃光眼前所有植物;事實上,大部分植物的葉片都只會被咬走一部分而已。斯洛巴德金認為,食植動物並非受到食物的份量所限制,有其他因素限制了食植動物的數量。他們相信這個「其他因素」是掠食者,會從食物鏈上方往下負向調節食植動物的數量。當時生態學家已經研究掠食者與獵物之間的關連很久了,通常都認為獵物的多寡會影響掠食者的數量,而非反過來。掠食者總加起來能夠調節獵物數量的想法,與這種共識大相逕庭。
        為了支持自己的論點,斯洛巴德金指出,如果沒有了掠食者,食植動物的數量會大幅增加。例如在美國亞利桑納州北部,當地的野狼和土狼數量減少,鹿便會增加。他們將這些結果和論點寫成論文〈群集結構、族群控制與競爭〉(Community Structure, Population Control, and Competition),1959年5月投稿到《生態學》(Ecology)這份學術期刊,但是被退稿了。這篇文章最後發表在1960年年底出刊的《美國自然學家》(American Naturalist)。
        這個掠食者調節食植動物族群大小的理論現在廣為人知,稱為「斯洛巴德金假說」(HSS hypothesis)或「綠色世界假說」(Green World Hypothesis)。雖然斯洛巴德金宣稱「這個道理不易推翻」,但是他們的概念就像是以往許多挑戰現況的概念那般,受到許多批評,在這裡毋須一一舉出。有個合理的批評是,他們這種說法需要經過測試以及更多的證據,這也是史密斯之前的學生在1963年去馬考灣要做的事情。
 

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詳細資料 |

書籍代號:0UAL0020

商品條碼EAN:9789869541800

ISBN:9789869541800

印刷:

頁數:256

裝訂:平裝

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